2019 Fiscal Year Annual Research Report
系統的破壊を通じた巨大有糸分裂装置・スピンドルの分子モデル構築
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17H01431
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
五島 剛太 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (20447840)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
清光 智美 名古屋大学, 理学研究科, 講師 (10503443)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 細胞 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、遺伝情報を姉妹細胞へ継承するのに必須の細胞分裂装置・スピンドル総体の分子モデルを構築することを目標に定めた。近年、多くのスピンドル形成因子が報告され、またスピンドル形成の各過程には複数の機構が存在することも示されたが、遺伝子解析法の不完全さにより相矛盾する報告も多く、分子モデルの構築には至っていない。本研究では、ロバストな遺伝子破壊法を用い、スピンドル形成因子候補の役割を逐一詳細に突き止めることを目的とした。
ヒト培養細胞を用いた研究で、研究代表者と分担者の密な共同研究が発展し、共同執筆論文を発表した（Tsuchiya......Goshima & Kiyomitsu. 2020）。この研究では、スピンドル微小管の束化因子が染色体上のシグナル伝達分子の制御下にあるのではないかとの仮説を立て、これを検証した。染色体由来のRan-GTP勾配は、染色体近くの抑制性インポーチンからNuMAやHURPなどの紡錘体形成因子を解離させることにより、紡錘体形成を促進すると考えられてきた。オーキシン誘導性デグロン（AID）法を用いて、Ranの制御因子群を枯渇させたところ、NuMAのスピンドル極への局在や機能に影響を与えないことがわかった。対照的に、HURPの微小管への結合と解離のサイクルを局所的に促進し、動原体微小管の安定化に寄与することがわかった。 すなわち、染色体因子による動原体微小管安定化因子制御様式について新しい知見を得た。また、スピンドル微小管が生成する仕組みについても、AID法とタイムラプス顕微鏡観察により、いくつかの促進因子候補が見出された（Tsuchiyaら未発表）。
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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
ヒト培養細胞で中心体因子を欠失させた実験において、予想外の表現型が出て原因究明実験の追加実施を余儀なくされたが、このプロジェクトも再び軌道に乗せることができたのと、研究代表者と分担者によるスピンドル形成メカニズムについての共同研究成果を論文公表できたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
ヒト培養細胞、植物細胞（ヒメツリガネゴケ原糸体幹細胞、茎葉体幹細胞）、酵母細胞を用いた遺伝子機能阻害プロジェクトを継続する。CRISPR/Cas9法や相同組み換えを用いたスピンドル制御遺伝子の完全破壊と、RNA干渉、植物ホルモン・オーキシン依存的なタンパク質分解系を用いた別の遺伝子産物の迅速な分解を組み合わせ、系統的な遺伝子機能阻害を遂行する。最近、ヒトHCT116培養細胞と分裂酵母において、スピンドル微小管の生成に関わる因子として予期せぬものを複数見出したので、これらに特に着目する。スピンドル微小管表現型は高解像度の顕微鏡により観察、定量解析する。
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