核膜孔複合体と輸送運搬体によるimportin輸送制御：細胞核機能から高次生命へ

• Project Area: Dynamic chromatin structure and function
• Project/Area Number: 26116526
• 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: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 今本 尚子 国立研究開発法人理化学研究所, 今本細胞核機能研究室, 主任研究員 (20202145)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥10,530,000 (Direct Cost: ¥8,100,000、Indirect Cost: ¥2,430,000); Fiscal Year 2015: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2014: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
• Keywords: 核ー細胞質間輸送 / Importinβファミリー / 安定同位体標識法 / 定量的質量分析法 / 輸送再構築系 / Imoirtinβファミリー / 安定同位体標識 / 定量的質量分析 / 網羅的基質同定

Outline of Annual Research Achievements

真核細胞では、細胞内で発現するタンパク質のおよそ30%もの分子種が核内外を積極的に往来している。これら大部分のタンパク質の輸送は、Importinβファミリーと呼ばれる運搬体分子群によって担われ、ヒトには20種類以上存在する。しかし、それぞれのファミリー分子の基質情報が少なく、個々の輸送経路の機能同定が進んでいない。本研究では、Importinβファミリー分子の基質候補を同定し、その輸送経路の機能同定を試みた。
我々は、核―細胞質間輸送再構築系、安定同位体標識法（SILAC）、定量的質量分析法の３つを組み合わせた新しい基質同定系の樹立に成功していた。初年度は、TransportinとImportinβの輸送基質同定に工夫を加え、基質の同定効率を上げる条件を設定した。次年度から、11のImportinβファミリーが担う輸送経路の基質候補を、HeLa細胞を用いて同定した。３回のbiological replicateをとることによって、全て運搬体分子に対して、1000から2000の異なる分子種を定量し、それぞれの運搬体について100～200分子の基質候補を同定した。この規模の基質候補を核内輸送反応の大部分に対して同定した結果は、これまでに例がなく世界初といえる。そのため、解析に用いた運搬体全ての基質候補を比較することで、運搬体によって運ばれる基質に機能的違いがあるかを調べた。その結果、１）それぞれの運搬体に特異的なGOtermが濃縮されること、２）70種類を越えるリボソームタンパク質のそれぞれが異なる運搬体の基質候補になること、３）全ての運搬体の基質候補に含まれるmRNAスプライシング因子は、異なる運搬体では異なる反応pathwayにマッピングされることがわかった。これらの結果から、Importinβファミリーのそれぞれは機能的に異なる基質を輸送することが考えられる。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Structural and functional analysis of Hikeshi, a new nuclear transport receptor of Hsc70 (2015)
  • Author(s): J. Song, S. Kose, A. Watanabe, S.Y. Son, S. Choi, H. Hong, E. Yamashita, I.Y. Park, N. Imamoto, S.J. Lee
  • Journal Title: Acta Cryst. D Biol. Crystallogr. Volume: 71(Pt3) Pages: 473-483
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Biallelic Mutations in NUP107 Encoding a Nuclear Pore Complex Subunit Cause Early Childhood-Onset Steroid-Resistance Nephritic Syndrome (2015)
  • Author(s): N. Miyake, H. Tsukaguchi, E. Koshimizu, A, Shono, S., Matsunaga, M. Shiina, Y. Mimura, S. ......N., Imamoto, A., Ryo, K., Ogata, K., Iijima, N., Matsumoto
  • Journal Title: American Journal of Human Genetics Volume: in press
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural and functional analysis of Hikeshi, a new nuclear transport receptor of Hsp70. (2015)
  • Author(s): Song J, *Kose S, Watanabe A, Son SY, Choi S, Hong H, Yamashita E, Park I Y, *Imamoto N, *Lee S J.
  • Journal Title: Acta Cryst. D Biol. Crystallogr. Volume: 71(Pt3) Pages: 473-483
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Analytic 3D imaging of mammalian nucleus at nanoscale using coherent X-Rays and optical fluorescence microscopy. (2014)
  • Author(s): Song C, Takagi M, Park J, Xu R, Gallagher-Jones M, Imamoto N, Ishikawa T.
  • Journal Title: Biophys. J. Volume: 107 Pages: 1074-1081
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Ki67 antigen contributes to the timely accumulation of protein phosphatase 1γ on anaphase chromosomes. (2014)
  • Author(s): Takagi M, Nishiyama Y, Taguchi A, *Imamoto N.
  • Journal Title: J. Biol. Chem. Volume: 289 Pages: 22877-22887
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Nucleocytoplasmic transport under stress conditions and its role in HSP70 chaperone systems. (2014)
  • Author(s): Kose S, *Imamoto N.
  • Journal Title: BBA-General Subjects Volume: 1840 Pages: 2953-2960
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Ki-67 is a PP1-interacting protein that organises the mitotic chromosome periphery. (2014)
  • Author(s): Booth D, Takagi M, Sanchez-Pulido L, Petfalski E, Vargiu G, Samejima K, Imamoto N, Ponting C P, Tollervey D, Earnshaw W, Vagnarelli P
  • Journal Title: eLife Volume: 588 Pages: 1899-1905
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The Schizosaccharomyces pombe Hikeshi/Opi10 protein has similar biochemical functions to its human homolog but acts in different physiological contexts. (2014)
  • Author(s): Oda Y, Kimura M, Kose S, Fasken MB, Corbett AH, *Imamoto N.
  • Journal Title: FEBS Lett. Volume: 588 Pages: 1899-1905
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Biological significance of the importin-β family-dependent nucleocytoplasmic transport pathways. (2014)
  • Author(s): Kimura M, Imamoto N.
  • Journal Title: Traffic Volume: 15 Pages: 727-748
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Thermal stress-induced nucleocytoplasmic transport mediated by Hikeshi (2015)
  • Author(s): N Imamoto
  • Organizer: Nuclear Transport Meeting
  • Place of Presentation: スペイン、バルセロナ
  • Year and Date: 2015-09-18
  • Invited
• [Presentation] Thermal stress-induced nucleocytoplasmic transport mediated by Hikeshi (2015)
  • Author(s): 今本尚子
  • Organizer: 生物物理学会
  • Place of Presentation: 石川県、金沢市
  • Year and Date: 2015-09-12
  • Invited
• [Presentation] Large Scale Identification of Nuclear Transport Receptor Substrates using Novel Approach (2015)
  • Author(s): M Kimura & N Imamoto
  • Organizer: International Symposium on Chromatin Structure, Dynamics, and Function
  • Place of Presentation: 兵庫県、淡路市
  • Year and Date: 2015-08-23
• [Presentation] 核ー細胞質間輸送運搬体Hikeshiの機能 (2015)
  • Author(s): 今本尚子
  • Organizer: 細胞生物学会
  • Place of Presentation: 東京都、江戸川区
  • Year and Date: 2015-06-30
  • Invited
• [Presentation] Thermal stress induced nuclear transport mediated by Hikeshi ~ its mechanism and physiological significance ~ (2015)
  • Author(s): 今本尚子
  • Organizer: HIHA 4th Workshop
  • Place of Presentation: 広島県、東広島市
  • Year and Date: 2015-06-19
  • Invited
• [Presentation] 核―細胞質間輸送運搬体Hikeshi機能の破綻で誘引されるヒト疾患とマウス発生異常 (2014)
  • Author(s): 今本尚子
  • Organizer: 第32回染色体ワークショップ・第13回核ダイナミクス研究会
  • Place of Presentation: 廿日市、日本
  • Year and Date: 2014-12-16
• [Presentation] Ki67抗原が分裂期染色体表層にPCFを樹立する分子機構 (2014)
  • Author(s): 高木昌俊
  • Organizer: 第３２回染色体ワークショップ 第１３回核ダイナミクス研究会
  • Place of Presentation: 廿日市、日本
  • Year and Date: 2014-12-16
• [Presentation] SILAC法と核蛋白質輸送再構成系によるimportinβファミリー輸送因子の基質蛋白質の同定 (2014)
  • Author(s): 木村誠
  • Organizer: 第32回染色体ワークショップ／第13回核ダイナミクス研究会
  • Place of Presentation: 廿日市、日本
  • Year and Date: 2014-12-14
• [Presentation] SILAC法と蛋白質核輸送再構成系によるimportin-βファミリー輸送因子の輸送基質の同定 (2014)
  • Author(s): 木村誠
  • Organizer: 第３７回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 横浜、日本
  • Year and Date: 2014-11-26
• [Presentation] HSP70分子シャペロンシステムにおける核-細胞質間運搬体分子Hikeshiの機能解析 (2014)
  • Author(s): 小瀬真吾
  • Organizer: 第87回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 京都市、日本
  • Year and Date: 2014-10-18
• [Presentation] Thermal-stress induced nuclear transport mediated by Hikeshi: its mechanism and physiological significance (2014)
  • Author(s): 今本尚子
  • Organizer: Internaional Meeting of the German Society for Cell Biology (DGZ)
  • Place of Presentation: ポツダム ドイツ
  • Year and Date: 2014-07-23 – 2014-07-26
  • Invited
• [Presentation] 核膜孔複合体と輸送運搬体によるimportin輸送制御：細胞核機能から高次生命へ (2014)
  • Author(s): 今本尚子
  • Organizer: 新学術領域研究 動的クロマチン構造と機能 第二回班会議
  • Place of Presentation: 北海道
  • Year and Date: 2014-07-04
• [Presentation] 間期Cyclin-CDK複合体によるPOM121のリン酸化の機能解析 (2014)
  • Author(s): 三村恭弘
  • Organizer: 第２回クロマチン動構造若手の会
  • Place of Presentation: 北海道上川郡、日本
  • Year and Date: 2014-07-02
• [Presentation] 分子シャペロンHSP70運搬体分子Hikeshiの輸送機構とその機能解析 (2014)
  • Author(s): 小瀬真吾
  • Organizer: 第66回日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: 奈良市、日本
  • Year and Date: 2014-06-11
• [Presentation] 細胞ストレスで駆動する核-細胞質間輸送：輸送運搬体Hikeshiの機能 (2014)
  • Author(s): 今本尚子
  • Organizer: 第66回日本細胞生物学会大会
  • Place of Presentation: 奈良市、日本
  • Year and Date: 2014-06-11
  • Invited
• [Presentation] 核ー細胞質間輸送運搬体分子Hikeshi (火消し） (2014)
  • Author(s): 今本尚子
  • Organizer: 新学術領域研究 「クロマチン動構造と創薬」セミナー
  • Place of Presentation: 茨木市、日本
  • Year and Date: 2014-05-23
  • Invited
• [Presentation] Hikeshiによる熱ストレス依存的HSP70核内移行 (2014)
  • Author(s): 小瀬真吾
  • Organizer: 理研シンポジウム「細胞システムの動態と論理 VI」
  • Place of Presentation: 和光市、日本
  • Year and Date: 2014-04-03 – 2014-04-04
• [Book] Encyclopedia of Cell Biology (2015)
  • Author(s): Y. Mimura, N. Imamoto
  • Publisher: ELSEVIER
• [Book] Reconstitution of nucleocytoplasmic transport using digitonin-permeabilized cells. (2015)
  • Author(s): Kose S, Funakoshi T, *Imamoto N.
  • Publisher: Methods Mol. Biol 1262
• [Book] Control of Nuclear Size by NPC proteins. In Cancer biology and Nuclear Envelope. (2014)
  • Author(s): Takagi M, *Imamoto N.
  • Publisher: Adv. Exp. Med. Biol. 773
• [Book] Analysis of nucleocytoplasmic transport in digitonin-permeabilized cells under different cellular conditions. (2014)
  • Author(s): Furuta M, Kose S, Kehlenbach RH, *Imamoto N.
  • Publisher: Methods Cell Biol. 122
• [Book] Cell fusion method to visualize interphase nuclear pore formation. (2014)
  • Author(s): Maeshima K, Funakoshi T, *Imamoto N.
  • Publisher: Method Cell Biol. 122
• [Book] Kehlenbach R. Novel approaches for identification of nuclear transport receptor substrates. (2014)
  • Author(s): Kimura M, Thakar K, Karaca S, Imamoto N,
  • Publisher: Methods Cell Biol. 122
• [Remarks] 理研所内ホームページ 今本細胞核機能研究室
  • URL: http://www.riken.go.jp/research/labs/chief/cell_dyn/
• [Remarks] 研究室ホームページ 今本細胞核機能研究室
  • URL: http://www.riken.jp/celldynamics/index.html