ＣＫ１を介した減数第一分裂期における染色体分配制御機構の解析

• Project Area: Systematic study of chromosome adaptation
• Project/Area Number: 23125502
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 作野 剛士 東京大学, 分子細胞生物学研究所, 講師 (10504566)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000); Fiscal Year 2012: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2011: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
• Keywords: 減数分裂 / CK1 / Aurora B / 染色体分配 / 減数分裂期組換え / 相同組換え / I型カゼインキナーゼ / セントロメア / 分裂酵母 / merotelic結合

Outline of Annual Research Achievements

本申請者はモデル生物である分裂酵母を用いて、進化的に高度に保存されたリン酸化酵素であるI型カゼインキナーゼ(CK1)の減数第一分裂期における染色体分配制御機構の解析を行った。その結果、CK1変異株では減数第一分裂期においてmerotelic結合(スピンドル微小管と動原体との”間違った結合”) が高頻度に観察された。この様なmerotelic結合は、その修正に必要なAurora B複合体(Chromosome Passenger Complex; CPC複合体)の変異株においても高頻度で観察されることから、Aurora B (Ark1)とCK1との機能的相関について解析を行った。まず、CK1変異株において、Aurora B複合体のサブユニットのうち、Ark1とINCENPのホモログであるPic1を同時に強発現させると、merotelic結合の出現頻度が顕著に抑圧されることが明らかになった。そこで、Ark1やPic1がリン酸化酵素であるCK1の標的となるかについて解析を行った結果、Pic1のC末端領域がin vitroでCK1により高度にリン酸化された。次に標的残基の同定を行った結果、Ark1の活性化に必要なIN boxとよばれるPic1 C末端領域に存在する3箇所のセリンが標的であることが明らかになった。また、標的残基の非リン酸化型pic1変異株では、CK1変異株と同様に減数第一分裂期においてmerotelic結合が高頻度に観察された。さらに、それらセリンをリン酸化模倣型に変異させたPic1とArk1をin vitroで反応させたところ、リン酸化模倣型Pic1はArk1を活性化することが明らかになった。よって、CK1はINCENPのリン酸化を介してAurora Bの活性化に機能するという、新たな制御機構の存在が示唆された。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Repositioning of aurora B promoted by chiasmata ensures sister chromatid mono-orientation in meiosis I (2011)
  • Author(s): Takeshi Sakuno, Koichi Tanaka, Silke Hauf, Yoshinori Watanabe
  • Journal Title: Developmental Cell Volume: 21 Pages: 534-545
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Acetylation regulates monopolar attachment at multiple levels during meiosis I in fission yeast (2011)
  • Author(s): Kagami A, Sakuno T, Yamagishi Y, Ishiguro T, Tsukahara T, Shirahige K, Watanabe Y
  • Journal Title: EMBO Reports Volume: 12 Issue: 11 Pages: 1189-1195
  • DOI: 10.1038/embor.2011.188
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Casein kinase 1 regulates kinetochore-microtubule attachment during meiosis I through Aurora B localization and meiotic recombination (2012)
  • Author(s): 作野剛士
  • Organizer: 第35回分子生物学会
  • Place of Presentation: 福岡市
  • Year and Date: 2012-12-11
  • Invited
• [Presentation] Polo-like kinase but not casein kinase 1 plays a crucial role in establishing monopolar attachment at meiosis I in fission yeast (2012)
  • Author(s): 作野剛士
  • Organizer: FASEB SRC
  • Place of Presentation: アメリカ、コロラド州
  • Year and Date: 2012-07-15
• [Presentation] Repositioning of Aurora B promoted by chiasmata ensures sister chromatid mono-orientation in meiosis I (2011)
  • Author(s): 作野剛士
  • Organizer: 第34回分子生物学会
  • Place of Presentation: 日本(横浜)
  • Year and Date: 2011-12-15
• [Presentation] Chiasmata coordinate bi-orientation of bivalents and mono-orientation of sister chromatids in meiosis (2011)
  • Author(s): 作野剛士
  • Organizer: UK Japan Cell Cycle
  • Place of Presentation: イギリス(Lake District)
  • Year and Date: 2011-04-14
• [Remarks] 染色体動態研究分野ホームページ
  • URL: http://www.iam.u-tokyo.ac.jp/watanabe-lab/watanabe_lab/publication.html
• [Remarks]
  • URL: http://www.iam.u-tokyo.ac.jp/Dev.Cell21,534-545(2011).html