2018 Fiscal Year Annual Research Report
3D architecture of mitotic chromosomes
| Project Area | Chromosome Orchestration System |
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| Project/Area Number |
15H05971
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
平野 達也 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 主任研究員 (50212171)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大杉 美穂 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (00332586)
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| Project Period (FY) |
2015-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 染色体構築 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
（１）染色体の完全再構成系の確立：研究代表者・平野は、カエル精子核と６種類の精製タンパク質因子を用いて分裂期染色体を試験管内で再構成することに成功している。2018/2019年度は、６種類のうちの一つであるトポイソメラーゼIIの役割について検討した。オリジナルの再構成系で使用していた出芽酵母のトポイソメラーゼII（トポII）は、染色体の個別化を促すことができたが、染色体軸へ局在せず、形成される染色体の形態も不完全であった。一方、ツメガエルのトポイソメラーゼIIを使用すると、個別化された染色体の軸に集中し、より正常に近い形態の染色体を形成することができた。両者の一次配列の違いは主にカルボキシル末端ドメイン (C-terminal domain [CTD]) にあるため、ツメガエルのトポイソメラーゼIIからこのドメインを削った変異型トポイソメラーゼIIを作成することを試みた。
（２）cross-species実験による解析：研究代表者・平野は、ヒストンシャペロンAsf1を除去したカエル卵抽出液にマウス精子核を導入することにより、ヌクレオソーム形成を抑制した条件においても染色体様構造を構築できることを見出している。同様の「ヌクレオソームを持たない」染色体を精製タンパク質のみを用いて再構成するためには、コンデンシンIに加えて、コンデンシンIIが必須となる。2018/2019年度は、精製した組換え型コンデンシンIIがカエル卵抽出液中で内在性のコンデンシンIIの欠損を相補する能力があることを確かめた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
（１）染色体の完全再構成系の確立：トポイソメラーゼIIの働きを再検討することを通して、オリジナルの再構成系に付随していた問題点の一端が明らかとなった。
（２）cross-species実験による解析：カエル卵抽出液とマウス精子核を組み合わせると、ヌクレオソーム形成を阻害した条件下においても、コンデンシンに依存して染色体様構造を構築することができる。この実験に用いたカエル卵抽出液を精製タンパク質で置き換えるためには、リン酸化依存的に活性化される組換え型コンデンシンIIが必須となるが、それを達成するための準備の第一歩を進めることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
（１）染色体の完全再構成系の確立：カルボキシル末端ドメインを削った変異型トポイソメラーゼIIと野生型トポイソメラーゼIIの働きを、再構成系およびカエル卵抽出液中で比較検討する。
（２）cross-species実験による解析：マウス精子核と精製タンパク質を用いて染色体様構造を構築することを目指す。その予備実験として、組換え型コンデンシンII（野生型および変異型）のカエル卵抽出液中における活性を比較検討する。
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