核膜孔複合体形成開始のトリガーとなるサイクリン依存性キナーゼターゲット分子の解析

• Project Area: Cell Proliferation Control
• Project/Area Number: 22019044
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 今本 尚子 The Institute of Physical and Chemical Research, 研究員 (20202145)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 船越 智子 (石井 智子) 独立行政法人理化学研究所, ライブセル分子イメージング研究チーム, 基幹研究所研究員 (90318460)
• Project Period (FY): 2010 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥5,800,000 (Direct Cost: ¥5,800,000); Fiscal Year 2011: ¥2,900,000 (Direct Cost: ¥2,900,000); Fiscal Year 2010: ¥2,900,000 (Direct Cost: ¥2,900,000)
• Keywords: 核膜孔複合体 / 核膜孔複合体構成因子 / Pom121 / 低分子量GTPase Ran / インポーティン / 核内幕因子 / 細胞周期 / サイクリン依存性キナーゼ

Research Abstract

核膜孔は、約30種の構成因子(Nucleoporin, Nup)から成る巨大複合体である。分裂期染色体を足場とした分裂終期の核膜孔形成と、核膜を足場とした間期核膜孔形成では、サイクリン依存性キナーゼ(CDK)の関与に違いがあるため、CDKが司令すると考えられる形成の開始が異なると想像できるが具体的にはわかっていない。その形成開始に関与する因子の中に、本研究で同定を目指すCDKの基質があると考える、そのため、独自に樹立した間期核膜孔形成を可視化する解析系を用いて、複合体形成開始に必要な核膜孔複合体構成因子の同定を先ず試みた。その結果、膜貫通型の複合体構成因子Pom121をRNAiにより除去するとで、核膜上での核膜孔複合体形成が阻害されることがわかり、この因子が間期核膜孔複合体形成に必須の役割を果たすことがわかった。Pom121分子内領域を解析した結果、分子内には複数の核移行シグナル(NLS)と核内膜と相互作用する領域が存在することを見つけ、この2要素がPom121の間期の核膜孔局在に必要であることを明らかにした。その一方で分裂終期に形成される核膜孔局在にNLSは必須ではなかった。Pom121 NLSはImortin α介してImortin βと結合し、RCC1の温度感受性変異株tsBN2細胞を用いた解析から、Pom121がRan依存的に核膜に局在することがわかった。以上の結果に加え、Pom121の核内膜相互作用領域は核内膜タンパク質lamin B receptorと結合すること、全長Pom121が核内膜へ局在することから、Pom121が合成の場である小胞体から核膜孔を通過して核内へ輸送されて核内膜と相互作用することが間期核膜形成の第1ステップになるというモデルを提唱した。私たちが提唱したこの初期課程のどこにCDKが作用するのかを今後解析していく。

Research Products

• [Journal Article] Localization of Pom121 to the inner nuclear membrane is required for an early step of interphase NPC assembly (2011)
  • Author(s): Funakoshi T.
  • Journal Title: Mol.Biol.Cell. Volume: (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Nuclear pore formation but not nuclear growth is governed by cyclin-dependent kinases (Cdks) during interphase. (2010)
  • Author(s): Maeshima K.
  • Journal Title: Nat Struct Mol Biol. Volume: 17 Pages: 1065-1071
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Live imaging system for visualizing nuclear pore complex (NPC) formation during interphase in mammalian cells. (2010)
  • Author(s): Iino H.
  • Journal Title: Genes Cells Volume: 6 Pages: 647-660
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Phosphorylation of nucleoporins : Signal transduction-mediated regulation of their interaction with nuclear transport receptors. (2010)
  • Author(s): Kosako H.
  • Journal Title: Nucleus Volume: 14 Pages: 1-5
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 環境ストレスで変化する核-細胞質間情報交換システム (2011)
  • Author(s): 今本尚子
  • Organizer: 大阪府立母子保健総合医療センターシンポジウム
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2011-01-14
• [Presentation] 核-細胞質間輸送とストレス応答:新規運搬体分子の発見から見えてくるもの (2010)
  • Author(s): 今本尚子
  • Organizer: 第33回日本分子生物学会年会・第83回日本生化学会大会合同大会(BMB2010)
  • Place of Presentation: 神戸
  • Year and Date: 2010-12-09
• [Presentation] Nucleocytoplasmic Transport Machinery and Pathways : Cell cycle regulation and Stress Response (2010)
  • Author(s): Imamoto N.
  • Organizer: EMBL BLUE SEMINAR
  • Place of Presentation: Heidelberg, Germany
  • Year and Date: 2010-11-17
• [Presentation] Nuclear Pore Complex Formation on Assembled Nuclear Envelope in Human Cells : Regulation and Mechanism (2010)
  • Author(s): Imamoto N.
  • Organizer: OzBio 2010 The Molecules of Life from Discovery to Biotechnology
  • Place of Presentation: Melbourne, Australia
  • Year and Date: 2010-09-27
• [Presentation] Nucleocytoplamic Transport Machinery : Cell Cycle Regulation (2010)
  • Author(s): Imamoto N.
  • Organizer: NIH/NICHD Department Seminar
  • Place of Presentation: Bethesda, USA
  • Year and Date: 2010-06-16
• [Book] 細胞の構造とオルガネラ (2010)
  • Author(s): 今本尚子
  • Total Pages: 13
  • Publisher: 株式会社廣川書店