2021 Fiscal Year Annual Research Report
Modality of mitotic chromosomes
| Project Area | Genome modality: understanding physical properties of the genome |
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| Project/Area Number |
20H05938
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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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| Project Period (FY) |
2020-11-19 – 2025-03-31
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| Keywords | 細胞生物学 / 生化学 / 染色体 / 細胞分裂 / コンデンシン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
（１）染色体構築におけるループ押出し活性の貢献を明らかにする：コンデンシン I の野生型（WT）複合体およびCAP-Hサブユニットのアミノ末端を欠失した変異型（H-dN）複合体についてループ押出し活性を測定した（領域代表・西山との共同研究）。その結果、後者ではループ形成頻度が顕著に上昇することを見出した。この結果は、この変異型複合体がカエル卵抽出液中でより強い染色体構築能を有することをうまく説明する。
（２）コンデンシン機能におけるHEATリピートと天然変性領域の役割を明らかにする：カエル卵抽出液を用いた解析から、CAP-D2サブユニットのカルボキシル末端天然変性領域（C-tail）の欠失変異がコンデンシンI による染色体構築に大きな影響を与えないのに対して、CAP-D3サブユニットのC-tailの欠失変異はコンデンシンII による染色体構築を顕著に促進させることを見出した。
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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）卵抽出液を用いた機能アッセイとループ押出しアッセイとの間には、概念的にも技術的にも大きなギャップがあると思われてきたが、コンデンシン I のCAP-Hサブユニットのアミノ末端を欠失した変異型複合体を用いた実験からそのギャップを埋めるための大きなヒントが得られた。
（２）天然変性領域による制御機構が２つのコンデンシン複合体の間で異なることが明確になってきた。すなわち、コンデンシンIではCAP-HサブユニットのN末端が、コンデンシンIIではCAP-D3サブユニットのC末端が、それぞれの複合体の負の制御に関わっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
（１）染色体構築におけるループ押出し活性の貢献を明らかにする：ループ押出しアッセイをさらに洗練することにより、２つの機能アッセイの間にあるギャップをさらに埋めることが可能かどうかを探る。特に、２つ以上のコンデンシン複合体が同一のDNA分子上で衝突したときの振る舞いや、トポイソメラーゼIIと共存させたときの振る舞いについて、野生型複合体と各種変異型複合体の間で比較解析する。
（２）コンデンシン機能におけるHEATリピートと天然変性領域の役割を明らかにする：CAP-D3サブユニットのC-tailの欠失変異がコンデンシンII による染色体構築を顕著に促進させるという観察の背景にある分子メカニズムを探る。CAP-D3 C-tail にはCdk1コンセンサスが多数存在する。この領域がコンデンシンIIの機能に対して抑制的に働いており、Cdk1によるリン酸化がその抑制を解除するという仮説を検証するため、カエル卵抽出液にリン酸化欠損型複合体を導入してその染色体構築能を調べる。また、抽出液を用いない機能アッセイを用いて、Cdk1によるリン酸化がコンデンシンIIの活性を上昇させるか否かを検討する。
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