遺伝学・染色体工学的手法を用いた高等脊椎動物のセントロメア形成機構の解明

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14704002
• Research Institution: National Institute of Genetics
• Principal Investigator: 深川 竜郎 国立遺伝学研究所, 分子遺伝研究系, 助教授 (60321600)
• Keywords: セントロメア / DT40細胞 / CENP-A / Nuf2 / Dicer / 染色体分配 / キネトコア / RNAiマシーナリー

Research Abstract

生物が生命を維持するためには、ゲノム情報を包括する構造体である染色体が安定に保持・増殖されなければならない。正常な細胞では、ほぼ決まった時間周期でゲノムの複製と分配が正確に行われる。染色体複製・分配のような基本的な生体反応に狂いが生じると染色体の異数化、がん化など細胞に対する悪影響が生じる。したがって、染色体複製や分配の正確な分子機構を解明することは、遺伝学における本質的な課題の一つである。我々は、染色体分配に重要な働きを担うセントロメアの機能解析を行っている。本研究では、哺乳類細胞の数十から数百倍の頻度で相同組換えが起こるニワトリDT40細胞を用いて各種セントロメアタンパク質のノックアウト解析法を通じて、高等脊椎動物のセントロメアの形成に関する分子機構の理解を目指している。本年度は、CENP-A、Nuf2、Hec1、に加えて、セントロメア機能との関連が推定されているRNAiマシーナリーに関わるDicerの機能解析を遺伝子ノックアウト、細胞生物学、生化学の手法を用いて行った。Nuf2およびNuf2と相互作用するセントロメアタンパク質Hec1のノックアウト株の表現系解析から、「Nuf2およびHec1は、セントロメアにおいて構造タンパク質として働き、Mad2を中心とした紡錘体チェックポイント機構が働く場を提供している」というモデルを提唱できた。CENP-Aのノックアウト細胞でBubR1というチェックポイントタンパク質の局在が失われた。CENP-Aのノックアウト株では、最初に紡錘体チェックポイント機構の活性化が起きて、細胞周期がM期で遅延した後、分裂後期に入って行くことから、CENP-Aはチェックポイントの「活性化」より「維持」に影響を与えると結論した。さらにヒト染色体を保持する細胞を用いてDicerの条件的ノックアウト細胞を作成した結果、Dicerの発現が失われた細胞ではヒトセントロメアを形成するリピート配列からの長い転写物が確認できた。現在ノックアウト細胞の詳細な表現型の解析を行っている。

Research Products

• [Publications] Tetsuya Hori: "Dynamic behavior of Nuf2-Hec1 complex that localizes to the centrosome and centromere and is essential for mitotic progression in vertebrate cells"Journal of Cell Science. 116. 3347-3362 (2003)
• [Publications] Vinciane Regnie: "Characterization of chicken CENP-A and comparative sequence analysis of vertebrate centromere-specific histone H3-like proteins"Gene. 316. 39-46 (2003)
• [Publications] Tatsuo Fukagawa: "Assembly of kinetochores in vertbrate cells"Experimental Cell Research. in press. (2004)
• [Publications] 深川竜郎: "セントロメア特異的なクロマチン構造"生体の科学. 54. 179-184 (2003)
• [Publications] 深川竜郎: "染色体分配に必須な構造:動原体"細胞工学. 22. 267-271 (2003)
• [Publications] 深川竜郎: "動物細胞のM期での動態の可視化"遺伝子医学. 7. 96-100 (2003)