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2016 Fiscal Year Annual Research Report

Chromosome 4D structure in cells acquiring chromosomal instability

Planned Research

Project AreaChromosome Orchestration System
Project/Area Number 15H05977
Research InstitutionJapanese Foundation for Cancer Research

Principal Investigator

広田 亨  公益財団法人がん研究会, がん研究所 実験病理部, 部長 (50421368)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 石井 浩二郎  大阪大学, 生命機能研究科, 特任准教授(常勤) (40360276)
Project Period (FY) 2015-06-29 – 2020-03-31
Keywords染色体構造 / 染色体不安定性 / 染色体動態 / 細胞分裂 / 動原体 / がん / 染色体ストレス
Outline of Annual Research Achievements

染色体不安定性は、M期における染色体分配の失敗に伴って生じると考えられてきたが、その病理機構は不明であった。本研究では、がん細胞が陥っている染色体不安定性の背景について、染色体オーケストレーションの観点よりそれがどのような病理的変化によって起こっているのかを解明することを目的としている。平成28年度は、以下の成果が得られた。
1)昨年度に作成したヒト細胞における染色体不安定性誘導系において、段階的に細胞周期の制御機構の破壊を進めたときの染色体動態を観察した。動原体・微小管の結合、微小管動態、染色体・セントロメアの立体構築、といった「染色体動態制御システム」にどのような異常を生じるかを検討したところ、動原体と微小管の結合エラー、正常な微小管動態を支えるチューブリンの重合脱重合の低下、染色体の構築異常に起因すると思われるラギング染色体及びDNAブリッジが多く発生していることを見出した。ラギング染色体が出現する背景には、セントロメアの立体構築が破壊されていることが考えられるため、その可能性を詳細に調べるために、CRISPR系を用いたイメージング法の開発を進めた。また微小管動態に関連して中期後期移行期のM期チェックポイント制御異常を伴うことを見出したのでこれとDNAブリッジの発生との関連性を調べている。
2)染色体数の増減後の急性期における、染色体構造の変化を解析するために、分裂酵母において任意の染色体の異数性を誘導するin vivoアッセイを改良した。具体的には、条件的に発現する部位特異的組換え酵素への核内移行シグナル付加によるDNA組換え効率の向上と、パーコール密度勾配遠心による異数性細胞の培養液からの濃縮を行った。さらに、動原体因子Cnp20の染色体標的化による人為的動原体形成誘導の条件検討を進めた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究では、染色体構成分子群の動態についての生化学的、顕微鏡的な情報と、ゲノム学的な情報とを組み合わせることによって染色体の構造を多層的に解析し、染色体オーケストレーションシステムの病理的変化の解明を目指している。昨年度までの解析で、がん細胞には、動原体・微小管の結合、微小管動態、染色体・セントロメアの構築に異常があることが判明し、これらの異常からラギング染色体やDNAブリッジといった染色体不安定性を示唆する表現型が見られることが見出された。

Strategy for Future Research Activity

がん細胞で異常があることが判明した染色体動態制御システム、即ち、動原体・微小管の結合、微小管動態、染色体・セントロメアの立体構築についての研究を進める。染色体の構築を追究するためには、従来の方法では限界があるので、新たな解析方法を開発する必要があるのでそれを計画した。動原体・微小管の結合、微小管動態に関連した細胞表現型については、これまでに開発した分子イメージング、活性プローブ等を活用し、中期から後期をすすめるシステムの異常を明らかにする。また、染色体ストレスの解析を進めるために、昨年までに作成したセントロメア除去実験系をもとに、均一な細胞集団を取得するための改良を加えて、実験ノイズの低減を試みる。

  • Research Products

    (23 results)

All 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 5 results,  Acknowledgement Compliant: 7 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 6 results) Book (2 results) Remarks (3 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results) (of which Overseas: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] Colorado State University(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      Colorado State University
  • [Int'l Joint Research] European Molecular Biology Laboratory(Germany)

    • Country Name
      Germany
    • Counterpart Institution
      European Molecular Biology Laboratory
  • [Journal Article] The intron in centromeric noncoding RNA facilitates RNAi-mediated formation of heterochromatin.2017

    • Author(s)
      Mutazono, M., Morita, M., Tsukahara, C., Chinen, M., Nishioka, S., Yumikake, T., Dohke, K., Sakamoto, M., Ideue, T., Wakayama, J.I., Ishii, K., Tani, T.
    • Journal Title

      PLoS Genetics

      Volume: 13 Pages: e1006606

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1371/journal.pgen.1006606

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] HP1-assisted Aurora B kinase activity prevents chromosome segregation errors.2016

    • Author(s)
      Abe, Y., Sako, K., Takagaki, K., Hirayama, Y., Uchida, KSK., Herman, J., DeLuca, JG., and Hirota, T.
    • Journal Title

      Developmental Cell

      Volume: 36 Pages: 487-497

    • DOI

      10.1016/j.devcel.2016.02.008.

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Sister chromatid resolution is an intrinsic part of chromosome organization in prophase.2016

    • Author(s)
      Nagasaka, K., Hossain, JM., Roberti, JM., *Ellenberg, J., and Hirota, T.
    • Journal Title

      Nature Cell Biology

      Volume: 18 Pages: 692-699

    • DOI

      10.1038/ncb3353.

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] System-level deficiencies in Aurora B control in cancers.2016

    • Author(s)
      Abe, Y., Hirota, T.
    • Journal Title

      Cell Cycle

      Volume: 15 Pages: 2091-2092

    • DOI

      10.1080/15384101.2016.1185850

    • Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Condensin I-mediated mitotic chromosome assembly requires association with chromokinesin KIF4A.2016

    • Author(s)
      Takahashi, M., Wakai, T., and Hirota, T.
    • Journal Title

      Genes and Development

      Volume: 30 Pages: 1931-1936

    • DOI

      10.1101/gad.282855.116.

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Chromosomal instability: a common feature and a therapeutic target of cancer.2016

    • Author(s)
      Tanaka, K., and Hirota, T.
    • Journal Title

      Biochim Biophys Acta

      Volume: 1866 Pages: 64-75

    • DOI

      10.1016/j.bbcan.2016.06.002.

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Phosphoproteomic analysis of human mitotic chromosomes identifies a chromokinesin KIF4A.2016

    • Author(s)
      Takahashi, M., Tanaka, K., Wakai, T., Hirota, T.
    • Journal Title

      Biomedical Research

      Volume: 37 Pages: 161-165

    • DOI

      10.2220/biomedres.37.161.

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Pericentric heterochromatin is crucial for the neocentromeres facing meiosis2016

    • Author(s)
      Ishii, K.
    • Organizer
      The 10th 3R Symposium
    • Place of Presentation
      松江市
    • Year and Date
      2016-11-13 – 2016-11-17
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] がんにおける染色体不安定性の分子背景の解明2016

    • Author(s)
      広田 亨
    • Organizer
      第4回Joint Nature Conference of Respirology
    • Place of Presentation
      東京
    • Year and Date
      2016-11-10
    • Invited
  • [Presentation] Kinetic control of the M/A transition in failsafe mitosis2016

    • Author(s)
      Hirota, T.
    • Organizer
      SKKU International symposium on biomedical science
    • Place of Presentation
      Suwon
    • Year and Date
      2016-10-12
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] クロマチン分子HP1によるAurora Bキナーゼの活性化:明かされつつあるがん染色体動態の分子背景2016

    • Author(s)
      広田 亨
    • Organizer
      第89回日本生化学会大会
    • Place of Presentation
      仙台市
    • Year and Date
      2016-09-25
    • Invited
  • [Presentation] 新規形成されたセントロメアの減数分裂2016

    • Author(s)
      荻山友貴、山田貴富、久保田佳乃、淺川東彦、村上浩士、平岡泰、石井浩二郎
    • Organizer
      酵母遺伝学フォーラム第49回研究報告会
    • Place of Presentation
      神戸市
    • Year and Date
      2016-09-09 – 2016-09-11
  • [Presentation] Immediate cellular response to chromosomal aneuploidy2016

    • Author(s)
      Ohno, Y., Hosoda, K., Kubota, Y., Ishii, K.
    • Organizer
      日本遺伝学会第88回大会
    • Place of Presentation
      三島市
    • Year and Date
      2016-09-07 – 2016-09-09
    • Invited
  • [Presentation] 分子イメージング顕微鏡解析法が見出した動原体のストレッチング2016

    • Author(s)
      広田 亨
    • Organizer
      第57回日本組織細胞化学会総会・学術集会
    • Place of Presentation
      三鷹市
    • Year and Date
      2016-09-04
    • Invited
  • [Presentation] 分子イメージングによって見えてきたキネトコアの動的構造2016

    • Author(s)
      広田 亨
    • Organizer
      第68回日本細胞生物学会大会・第11回日本ケミカルバイオロジー学会年会・合同大会
    • Place of Presentation
      京都市
    • Year and Date
      2016-06-17
    • Invited
  • [Book] Spindle Assembly Checkpoint: Its Control and Aberration DNA Replication, Recombination, and Repair2016

    • Author(s)
      Uchida, KSK., and Hirota, T.
    • Total Pages
      555
    • Publisher
      Springer
  • [Book] ノンコーディングRNA2016

    • Author(s)
      川上慶、道家康平、石井浩二郎
    • Total Pages
      354
    • Publisher
      化学同人
  • [Remarks] がん研究所実験病理部

    • URL

      http://www.jfcr.or.jp/tci/exppathol/

  • [Remarks] がん研究会がん研究所

    • URL

      http://www.jfcr.or.jp/laboratory/index.html

  • [Remarks] 石井研ホームページ

    • URL

      http://www.fbs.osaka-u.ac.jp/labs/ishii/index.html

  • [Patent(Industrial Property Rights)] HP1の機能に着目した抗がん剤のスクリーニング方法及び評価系2017

    • Inventor(s)
      広田 亨、阿部 優介
    • Industrial Property Rights Holder
      広田 亨、阿部 優介
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      PCT/JP2017/7444 2017
    • Filing Date
      2017-02-27
    • Overseas

URL: 

Published: 2018-01-16   Modified: 2022-10-18  

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