セントロメアと微小管の位置関係による染色体分配制御機構の解明

• Project Area: Functions of non-coding DNA region for genome integrity
• Project/Area Number: 24114502
• 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: Tohoku University
• Principal Investigator: 田中 耕三 東北大学, 加齢医学研究所, 教授 (00304452)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2014-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥12,220,000 (Direct Cost: ¥9,400,000、Indirect Cost: ¥2,820,000); Fiscal Year 2013: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000); Fiscal Year 2012: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
• Keywords: 染色体分配 / 微小管 / セントロメア

Research Abstract

本研究は、染色体分配の過程を微小管とセントロメアの位置関係の変化という新たな視点からとらえ、セントロメアによる染色体分配制御機構を再構築することを目的とする。分裂期に染色体が微小管と結合する際には、微小管がセントロメアに対して垂直に位置する場合（垂直結合）と平行に位置する場合（平行結合）がある。そこでこの2種類の結合の使い分けにより、どのように染色体分配が制御されているのかを明らかにする。平成２５年度には、平行結合と垂直結合の違いを明らかにし、平行結合に関与する分子を同定した。
1.平行結合と垂直結合でのキネトコア構築の特性の解析：分裂前中期ををいくつかのステップに分け、キネトコア分子の局在やキネトコア間にかかる張力を各ステップ毎に測定した。その結果、垂直結合時と平行結合時のそれぞれのキネトコアの構成分子が明らかになった。
2.平行結合と垂直結合に関与する分子の同定：1.で平行結合時のキネトコアに存在する分子を、垂直結合に重要な役割を果たしているNdc80複合体の構成分子と共にノックダウンすることにより、微小管との結合が完全に失われるかどうかを検討した。その結果Spindly, Zw10, CENP-E, KNL1等の分子が平行結合に関与することが示唆された。
3.超高解像度蛍光顕微鏡や電子顕微鏡での平行結合と垂直結合の可視化：蛍光顕微鏡と電子顕微鏡の画像を対比する観察法であるCLEM(correlative light and electron microscopy)法によって分裂期初期の染色体と微小管の結合を調べたところ、平行結合が観察された。
4.平行結合に関与する分子のネットワークの解明：2.で平行結合に関与することが示唆された分子を様々な組み合わせでノックダウンし、染色体の整列異常の頻度を検討した。これにより各分子間の関係を明らかにした。

Current Status of Research Progress

Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] CLIP-170 is required to recruit PLK1 to kinetochores during early mitosis for chromosome alignment (2014)
  • Author(s): M.A.Amin、伊藤剛、家村顕自、池田真教、田中耕三
  • Journal Title: J Cell Sci Volume: Not fixed yet
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The nucleoporin Nup188 is required for chromosome alignment in mitosis (2013)
  • Author(s): 伊藤剛、杉野史朗、池田真教、水口万裕美、菅野新一郎、M.A.Amin、家村顕自、安井明、広田亨、田中耕三
  • Journal Title: Cancer Science Volume: (in press) Issue: 7 Pages: 871-879
  • DOI: 10.1111/cas.12159
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mad2/Mad2L2(Rev7)の構造と機能 (2013)
  • Author(s): 田中耕三
  • Journal Title: 生化学 Volume: 85 Pages: 629-637
  • NAID: 10031195373
• [Journal Article] Regulatory mechanisms of kinetochore-microtubule interaction in mitosis (2013)
  • Author(s): 田中耕三
  • Journal Title: Cellular and Molecular Life Sciences Volume: 70 Issue: 4 Pages: 559-579
  • DOI: 10.1007/s00018-012-1057-7
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 染色体分配を司る動原体と微小管の相互作用 (2013)
  • Author(s): 田中 耕三
  • Journal Title: 細胞工学 Volume: 32 Pages: 291-296
• [Journal Article] Dynamic regulation of kinetochore-microtubule interaction during mitosis (2012)
  • Author(s): 田中耕三
  • Journal Title: Journal of Biochemsitry Volume: 152 Issue: 5 Pages: 415-424
  • DOI: 10.1093/jb/mvs109
  • NAID: 10031166157
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 染色体分配の分子機構と関連分子を標的としたがん治療への展望 (2012)
  • Author(s): 田中 耕三
  • Journal Title: 実験医学 Volume: 30 Pages: 3118-3124
• [Presentation] 動原体と微小管の過渡的複合体形成機構の解明 (2012)
  • Author(s): 池田真教、伊藤剛、田中耕三
  • Organizer: 第30回染色体ワークショップ第11回核ダイナミクス研究会
  • Place of Presentation: 淡路島
  • Year and Date: 2012-12-19
• [Presentation] キネトコアが微小管の側面に結合する分子メカニズムの解明 (2012)
  • Author(s): 伊藤剛、M.A.Amin、家村顕自、池田真教、田中耕三
  • Organizer: 第３５回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2012-12-13
• [Presentation] セントロメアと微小管の位置関係による染色体分配制御機構の解明 (2012)
  • Author(s): 田中 耕三
  • Organizer: 新学術領域研究「非コードDNA」第３回領域会議
  • Place of Presentation: 御殿場
  • Year and Date: 2012-07-26
• [Presentation] キネトコアと微小管の双方向性結合の成立過程の解析 (2012)
  • Author(s): 伊藤剛、池田真教、家村顕自、M.A.Amin、田中耕三
  • Organizer: 第６５回日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2012-06-21
• [Presentation] The nucleoporin Nup188 is required for chromosome alignment in mitosis
  • Author(s): 伊藤剛、杉野史朗、池田真教、水口万裕美、菅野新一郎、M.A.Amin、家村顕自、安井明、広田亨、田中耕三
  • Organizer: NIH-Tohoku University-JSPS Symposium
  • Place of Presentation: 東北大学(仙台)
• [Presentation] 染色体分配における核膜孔複合体構成因子Nup188の機能
  • Author(s): 伊藤剛、杉野史朗、池田真教、水口万裕美、菅野新一郎、M.A.Amin、家村顕自、安井明、広田亨、田中耕三
  • Organizer: 日本生化学会東北支部第79回例会・シンポジウム
  • Place of Presentation: 東北大学(仙台)
• [Presentation] キネトコアと微小管の双方向性結合の成立過程の解析
  • Author(s): 伊藤剛、池田真教、家村顕自、M.A.Amin、田中耕三
  • Organizer: 第65回日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: ウインク愛知(名古屋)
• [Presentation] Mitotic role of Nup188, a component of the nuclear pore complex
  • Author(s): 伊藤剛、池田真教、菅野新一郎、M.A.Amin、家村顕自、安井明、広田亨、田中耕三
  • Organizer: 第86回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
• [Presentation] 染色体分配における核膜複合体構成因子Nup188の機能
  • Author(s): 伊藤剛、安井明、広田亨、田中耕三
  • Organizer: 第72回日本癌学会学術総会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
• [Presentation] 核膜孔複合体構成因子Nup188による染色体分配の制御について
  • Author(s): 伊藤剛、池田真教、菅野新一郎、M.A.Amin、家村顕自、安井明、広田亨、田中耕三
  • Organizer: 第22回DNA複製・組換え・修復ワークショップ
  • Place of Presentation: 秋保温泉ホテルニュー水戸屋(仙台)
• [Presentation] 動原体キネシンCENP-EとクロモキネシンKidによる動原体微小管非存在下の分裂期における染色体運動の制御
  • Author(s): 家村顕自、田中耕三
  • Organizer: 第31回染色体ワークショップ・第12回核ダイナミクス研究会
  • Place of Presentation: ホテルおかだ(箱根)
• [Presentation] 染色体動態を司る動原体―微小管結合制御機構の解明
  • Author(s): 池田真教、伊藤剛、家村顕自、水野夏紀、田中耕三
  • Organizer: 第31回染色体ワークショップ・第12回核ダイナミクス研究会
  • Place of Presentation: ホテルおかだ(箱根)
• [Presentation] 分裂期初期におけるキネトコア―微小管結合の解析
  • Author(s): 池田真教、伊藤剛、家村顕自、M.A.Amin、田中耕三
  • Organizer: 第36回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
• [Presentation] Chromokinesin Kid and kinetochore kinesin CENP-E differentially support chromosome congression during prometaphase
  • Author(s): 家村顕自、伊藤剛、池田真教、M.A.Amin、田中耕三
  • Organizer: アメリカ細胞生物学会(ASCB)年会
  • Place of Presentation: ニューオーリンズ(アメリカ合衆国)
• [Remarks] 田中耕三研究室 Department of Molecular Oncology
  • URL: http://www2.idac.tohoku.ac.jp/dep/molonc/index.html