Exploring spatiotemporal regulatory mechanisms of proper mitotic spindle assembly mediated by novel evolutionarily conserved pathways

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16H02503
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Cell biology
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: Toda Takashi 広島大学, 統合生命科学研究科(先), 特任教授 (50197894)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 湯川 格史 広島大学, 統合生命科学研究科(先), 助教 (50403605) ; 上野 勝 広島大学, 統合生命科学研究科(先), 准教授 (90293597) ; 西 晶子 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (50772422)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 微小管 / 染色体分配 / 双極性スピンドル / キネシン / 分裂酵母 / 中心体 / 創薬 / 抗癌剤

Outline of Final Research Achievements

In fission yeast, the MWP complex composed of Msd1, Wdr8 and Pkl1 (kinesin-14), is localised to the centrosome, where this complex interacts with the spindle microtubule. This interaction generates inward forces towards the centrosome, thereby ensuring the anchorage of spindle microtubules. If this complex becomes malfunctional, microtubules are no longer tethered to the centrosome, leading to the protrusion of the microtubules from the centrosome and defective spindle bipolarity. The first achievement resulting from this study is that the discovery of a mechanism of microtubule protrusion in the absence of MWP function. This is ascribable to kinesin-5, which antagonises with kinesin-14 by generating opposing outward forces. In other words, two counteracting forces derived from two types of kinesins play a crucial role in spindle anchoring. The second achievement is the identification of another kinesin-14, called Klp2, that collaborates with Pkl1 in the generation of inward forces.

Free Research Field

分子細胞生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

学術的意義は、5型キネシンと14型キネシンの拮抗作用、すなわち両キネシンが外向きと内向きという二つの相反する力発生装置として微小管係留に機能するという世界で初めての知見である。さらにその拮抗作用が分裂酵母のみならず、ヒトでも保存されていることが後続研究から明らかになり、本研究結果の普遍性が証明されつつある。社会的意義は、本研究を元にして分裂酵母細胞にてヒトキネシン分子を発現させることにより、植物抽出液から新規抗癌活性小分子を精製、単離した点である。副作用の少ない抗癌剤の開発は医療現場、社会的に熱望されている。本研究がそのような創薬のシーズとなることが示され、社会的に大きなインパクトを与えた。