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: 25125706
• 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, 准教授 (10504566)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥10,400,000 (Direct Cost: ¥8,000,000、Indirect Cost: ¥2,400,000); Fiscal Year 2014: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000); Fiscal Year 2013: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
• Keywords: 染色体分配 / 減数分裂 / CK1 / Aurora B / コヒーシン / 減数分裂期組換え / カゼインキナーゼ / 分裂酵母

Outline of Annual Research Achievements

減数第一分裂期では体細胞分裂期とは異なり、姉妹染色分体ではなく相同染色体ペアが両極へと分配される。この過程の異常は異数体配偶子が形成される主要因であり、ヒトではダウン症といった先天性異常を引き起こすことが知られている。これまでの分裂酵母をモデルとした解析から、我々は進化的に保存されたリン酸化酵素であるカゼインキナーゼ(CK1)が減数第一分裂期における正常な染色体分配に必要であることを見いだしていた。そこで、CK1が染色体分配制御に果たす機能の解析を行った。その結果、CK1は染色体分配制御において重要な機能を果たすことが知られているAurora Bのセントロメア局在化と活性化に必要であることが判明した。それには、Aurora B複合体のサブユニットのリン酸化を介していることも明らかになった。また、減数第一分裂期における正常な染色体分配には、減数分裂期組換えを介した相同染色体ペア間の物理的な接触が重要であるが、CK1はその減数分裂期組換えにも機能を発揮することを見いだした。さらなる解析の結果、染色体同士をつなぎ合わせる機能をもつコヒーシン複合体がCK1によってリン酸化されることを目印に、減数分裂組換えの開始に必須な様々な因子が染色体上へと次々に集積する結果、組換え反応が開始されるという機構を明らかにした。Aurora Bやコヒーシン複合体、さらにCK1はヒトにも相同な因子が存在することから、今回の分裂酵母を用いて明らかになった機構も進化的に保存されていることが期待される。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Meikin is a conserved regulator of meiosis-I-specific kinetochore function (2015)
  • Author(s): Kim, J., Ishiguro, K., Nambu, A., Akiyoshi, B., Yokobayashi, S., Kagami, A., Ishiguro, T., Pendas, A.M., Takeda, N., Sakakibara, Y., Kitajima, T.S., Tanno, Y., Sakuno, T., and Watanabe, Y.
  • Journal Title: Nature Volume: 517 Issue: 7535 Pages: 466-471
  • DOI: 10.1038/nature14097
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Phosphorylation of Cohesin Recll/SA3 by Casein Kinase 1 Promotes Homologous Recombination by Assembling the Meiotic Chromosome Axis (2015)
  • Author(s): Sakuno, T., and Watanabe, Y.
  • Journal Title: Developmental Cell Volume: 32 Issue: 2 Pages: 220-230
  • DOI: 10.1016/j.devcel.2014.11.033
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Kinetochore composition and its function: lessons from yeasts (2014)
  • Author(s): Yamagishi Y, Sakuno T, Goto Y, Watanabe Y.
  • Journal Title: FEMS Microbiol Rev. Volume: 38 Issue: 2 Pages: 185-200
  • DOI: 10.1111/1574-6976.12049
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Plasticity and epigenetic inheritance of centromere-specific histone H3 (CENP-A)-containing nucleosome positioning in the fission yeast. (2013)
  • Author(s): Yao J, Liu X, Sakuno T, Li W, Xi Y, Aravamudhan P, Joglekar A, Li W, Watanabe Y, He X.
  • Journal Title: J. Biol. Chem. Volume: 288 Issue: 26 Pages: 19184-19196
  • DOI: 10.1074/jbc.m113.471276
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Phosphorylation of meiotic cohesin by Casein kinase 1 promotes homologous recombination by assembling the chromosome axis structure (2014)
  • Author(s): Takeshi Sakuno and Yoshinori Watanabe
  • Organizer: The 9th International 3R symposium
  • Place of Presentation: Gotenba, Shizuoka, Japan
  • Year and Date: 2014-11-17 – 2014-11-21
• [Presentation] casein kinase 1 regulates kinetochore-microtubule attachment during meiosis I through Aurora B and meiotic recombination (2013)
  • Author(s): Takeshi Sakuno
  • Organizer: International fission yeast meeting 2013
  • Place of Presentation: London
• [Presentation] casein kinase 1 regulates kinetochore-microtubule attachment during meiosis I through Aurora B and meiotic recombination (2013)
  • Author(s): Takeshi Sakuno
  • 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
• [Book] 染色体と細胞核のダイナミクス (2014)
  • Author(s): 作野剛士 渡邊嘉典
  • Total Pages: 236
  • Publisher: 化学同人
• [Remarks] 東京大学分子細胞生物学研究所プレスリリース
  • URL: http://www.iam.u-tokyo.ac.jp/pressrelease150126.html