Threshold-setting for activation of cyclin B-Cdk1 at meiotic G2/M-phase transition in oocytes

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16H04783
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Cell biology
• Research Institution: Ochanomizu University
• Principal Investigator: Kishimoto Takeo お茶の水女子大学, サイエンス&エデュケーションセンター, 客員教授 (00124222)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 奥村 英一 東京工業大学, 生命理工学院, 助教 (00323808)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: シグナル伝達 / 細胞周期 / G2/M期移行 / cyclin B-Cdk1 / 卵細胞

Outline of Final Research Achievements

Meiotic cell cycle progression in oocytes is characterized by its link with extracellular stimuli. Here, we investigated the mechanism for threshold establishment in activation of cyclin B-Cdk1, a universal inducer of M-phase, after maturation-inducing hormonal stimulus. Our results indicate the presence of triple barrier against cyclin B-Cdk1 activation: first, constitutively active phosphatase that counteracts phosphorylation by a trigger kinase for initial activation of cyclin B-Cdk1; second, noise-cancelling through negative feedback that depends on partially activated cyclin B-Cdk1 after subthreshold hormonal stimulus; and third, start of autoregulatory activation of cyclin B-Cdk1 through positive feedback that depends on initially activated cyclin B-Cdk1. We propose that hormonal dose-dependent competition with these barriers establishes a threshold.

Free Research Field

細胞生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、細胞分裂期の開始を決定する（decision-making）分子メカニズムの一端を明らかにした。実験材料にはヒトデ卵を用いているが、そこから得られた知見は、ヒトも含めた全真核生物にインパクトを及ぼすものである。純粋な基礎科学としての研究ではあるが、細胞分裂期および卵細胞を対象としていることから、その成果は、がんなどの異常な細胞増殖とともに卵細胞に起因する不妊の原因を探り、対策を講じる手掛かりとなるものでもある。