• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2017 Fiscal Year Annual Research Report

テトラヒメナの二核性を利用した核機能分化における核膜孔複合体機能の解明

Research Project

Project/Area Number 17H03636
Research InstitutionNational Institute of Information and Communications Technology

Principal Investigator

原口 徳子  国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所フロンティア創造総合研究室, 主任研究員 (20359079)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords細胞・組織 / 生体分子 / 蛋白質 / 発生・分化 / 細胞核 / 核膜孔複合体
Outline of Annual Research Achievements

繊毛虫テトラヒメナには、ひとつの細胞内に、大核・小核という構造と機能の異なる2種類の核が存在し、通常の一核性生物では解き得ない命題を問うことができる。本研究課題は、大小核を有する二核性生物テトラヒメナの生物学的特徴を利用して、核機能分化に関与する核膜孔複合体の機能を明らかにするものである。そのために、大小核に特異的な核膜孔複合体構成タンパク質(ヌクレオポリン)の機能の解析を行う。大小核特異的なヌクレオポリン(MacNup214/MicNup214, MacNup153/MicNup153, Pom121/Pom82)のうち、Nup214に関しては、MacNup214とMicNup214の分子ドメインの特異性や違いに着目し、ドメイン解析を行った。目的の各ドメインにGFPを融合させた融合タンパク質をテトラヒメナ細胞で発現させ、蛍光顕微鏡で観察して、その核局在を解析した。その結果、それぞれ大核と小核に局在するのに必要な核局在化ドメインを決定することができた。また、免疫電子顕微鏡法を用いて、核膜孔複合体内での位置を決定したところ、MacNup214とMicNup214は核膜孔複合体の細胞質側に、MacNup153とMicNup153は核内側に存在したのに対して、膜ヌクレオポリンPomに関しては、大核特異的なPom121は核内側にのみ局在し、一方、小核特異的なPom82は細胞質側にのみ局在するなど、核膜孔複合体内での位置に大きな違いがあることが分かった。これらの大小核ヌクレオポリンの核分化過程での役割を調べるために、遺伝子ノックアウトを行い、変異体の形態や分化過程の進行を検討した。その結果、増殖過程や分化過程に異常が見られたことから、核分化過程を含むライフサイクルに何らかの役割があることが示唆された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究課題は、大小核を有する二核性生物テトラヒメナの生物学的特徴を利用して、核機能分化に関与する核膜孔複合体の機能を明らかにするものである。以下の2項目の解析を行った。
項目1)大小核特異的ヌクレオポリンの機能の解析: MacNup214とMicNup214の様々なドメインにGFPを融合し、テトラヒメナ細胞で発現させ、その細胞を蛍光顕微鏡で観察することによって、大小核の核膜孔に局在するドメインを決定した。また、免疫電子顕微鏡法を用いて、核膜孔複合体内での位置を決定したところ、MacNup214とMicNup214は核膜孔複合体の細胞質側に、MacNup153とMicNup153は核内側に存在した。それに対して、膜ヌクレオポリンPomに関しては、大核特異的なPom121は核内側にのみ局在したのに対し、小核特異的なPom82は細胞質側にのみ局在するなど、核膜孔複合体内での位置に大きな違いがあることが分かった。従って、これらのpomヌクレオポリンの働きはかなり異なっていると考えられる。これらの大小核ヌクレオポリンの核分化過程での役割を調べるために、遺伝子ノックアウトを行い、変異体の形態や分化過程の進行を検討した。その結果、増殖過程や分化過程に異常が見られたことから、核分化過程に何らかの役割があることが示唆された。
項目2)核分化過程における大小核特異的ヌクレオポリンの動態の解析: MacNup214およびMicNup214に対するGFP融合タンパク質をテトラヒメナ細胞で発現させ、核分化を誘導し、受精核から大核・小核へと核分化する過程を生細胞蛍光イメージング法で観察した結果、核分化過程の特定の時期に特に局在が強いことが分かった。
このように、研究は順調に進んでいることから、おおむね良好と判断した。

Strategy for Future Research Activity

本研究課題は、大小核を有する二核性生物テトラヒメナの生物学的特徴を利用して、核機能分化に関与する核膜孔複合体の機能を明らかにするものである。今後は、以下のように進める予定である。
項目1)大小核特異的ヌクレオポリンの機能の解析:大小核のいずれかにのみ特異的に局在するヌクレオポリンのうち、まだ解析していないものについて解析を行う。核膜孔局在に重要なドメインに関しては、核膜孔内のどこに局在するかを、免疫電験法を用いて解析する。これらの解析に加え、それぞれの大小核ヌクレポリンの変異体を作製して、その表現型を解析することによって、これら大小核特異的ヌクレオポリンの機能解析を進める。さらに、重要なドメインの機能を調べるために、そのドメインだけを発現する細胞株を作製し、野生型やノックアウト株の表現型と比較することで、各ヌクレオポリンタンパク質、およびその特定ドメインの役割を調べる。特に、予備実験の結果、核分化に重要な役割を担う可能性が高いMicNup214とPom82の解析を中心に行う。
項目2)核分化過程における大小核特異的ヌクレオポリンの動態の解析:核分化過程における大小核それぞれに特異的なヌクレオポリンの動態を明らかにする。特に、小核特異的なPom82を中心に解析を行う。Pom82-GFPタンパク質をテトラヒメナ細胞で発現させ、核分化を誘導し、受精核から大核・小核へと核分化する過程を生細胞蛍光イメージング法で観察する。必要に応じて、独自に開発した電顕光顕統合イメージング法(Live CLEM)を用いて、特定の分化ステージでの核膜孔複合体・核膜構造を解析する。

  • Research Products

    (26 results)

All 2018 2017 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (10 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 8 results,  Open Access: 6 results) Presentation (14 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] Chicago University(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      Chicago University
  • [Journal Article] Lem2 is retained at the nuclear envelope through its interaction with Bqt4 in fission yeast2018

    • Author(s)
      Hirano Yasuhiro、Kinugasa Yasuha、Asakawa Haruhiko、Chikashige Yuji、Obuse Chikashi、Haraguchi Tokuko、Hiraoka Yasushi
    • Journal Title

      Genes to Cells

      Volume: 23 Pages: 122~135

    • DOI

      10.1111/gtc.12557

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] p62/SQSTM1 promotes rapid ubiquitin conjugation to target proteins after endosome rupture during xenophagy2018

    • Author(s)
      Tsuchiya Megumi、Ogawa Hidesato、Koujin Takako、Mori Chie、Osakada Hiroko、Kobayashi Shouhei、Hiraoka Yasushi、Haraguchi Tokuko
    • Journal Title

      FEBS Open Bio

      Volume: 8 Pages: 470~480

    • DOI

      10.1002/2211-5463.12385

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Estimation of GFP-Nucleoporin Amount Based on Fluorescence Microscopy2018

    • Author(s)
      Asakawa Haruhiko、Hiraoka Yasushi、Haraguchi Tokuko
    • Journal Title

      Methods in Molecular Biology

      Volume: 1721 Pages: 105~115

    • DOI

      10.1007/978-1-4939-7546-4_10

  • [Journal Article] Remodeling the Specificity of an Endosomal CORVET Tether Underlies Formation of Regulated Secretory Vesicles in the Ciliate Tetrahymena thermophila2018

    • Author(s)
      Sparvoli Daniela、Richardson Elisabeth、Osakada Hiroko、Lan Xun、Iwamoto Masaaki、Bowman Grant R.、Kontur Cassandra、Bourland William A.、Lynn Denis H.、Pritchard Jonathan K.、Haraguchi Tokuko、Dacks Joel B.、Turkewitz Aaron P.
    • Journal Title

      Current Biology

      Volume: 28 Pages: 697~710

    • DOI

      10.1016/j.cub.2018.01.047

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Lateral attachment of kinetochores to microtubules is enriched in prometaphase rosette and facilitates chromosome alignment and bi-orientation establishment2018

    • Author(s)
      Itoh Go、Ikeda Masanori、Iemura Kenji、Amin Mohammed Abdhullahel、Kuriyama Sei、Tanaka Masamitsu、Mizuno Natsuki、Osakada Hiroko、Haraguchi Tokuko、Tanaka Kozo
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 8 Pages: 1~18

    • DOI

      10.1038/s41598-018-22164-5

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] An endosomal syntaxin and the AP-3 complex are required for formation and maturation of candidate lysosome-related secretory organelles (mucocysts) in Tetrahymena thermophila.2017

    • Author(s)
      Kaur H, Sparvoli D, Osakada H, Iwamoto M, Haraguchi T, Turkewitz AP
    • Journal Title

      Molecular Biology of the Cell

      Volume: 28 Pages: 1551~1564

    • DOI

      10.1091/mbc.E17-01-0018

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Compositionally distinct nuclear pore complexes of functionally distinct dimorphic nuclei in the ciliate Tetrahymena2017

    • Author(s)
      Iwamoto Masaaki、Osakada Hiroko、Mori Chie、Fukuda Yasuhiro、Nagao Koji、Obuse Chikashi、Hiraoka Yasushi、Haraguchi Tokuko
    • Journal Title

      Journal of Cell Science

      Volume: 130 Pages: 1822~1834

    • DOI

      10.1242/jcs.199398

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Function of nuclear membrane proteins in shaping the nuclear envelope integrity during closed mitosis2017

    • Author(s)
      Yang Hui-Ju、Iwamoto Masaaki、Hiraoka Yasushi、Haraguchi Tokuko
    • Journal Title

      Journal of Biochemistry

      Volume: 161 Pages: 471~477

    • DOI

      10.1093/jb/mvx020

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Newly found Tetrahymena nucleoporins, Nup214, Nup153 and Pom121/Pom82, differentiate nuclear pore complexes of functionally distinct nuclei2017

    • Author(s)
      Iwamoto Masaaki、Hiraoka Yasushi、Haraguchi Tokuko
    • Journal Title

      Communicative and Integrative Biology

      Volume: 11 Pages: 1~4

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1080/19420889.2017.1384890

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 繊毛虫テトラヒメナの二種類の核を分ける核膜孔複合体の構造と動態2017

    • Author(s)
      岩本政明、原口徳子
    • Journal Title

      藻類(Japanese Journal of Phycology)

      Volume: 65 Pages: 108~109

  • [Presentation] テトラヒメナの核膜孔複合体を分ける膜貫通型ヌクレオポリンPom121/Pom822017

    • Author(s)
      岩本政明,小坂田裕子,森知栄,平岡泰,原口徳子
    • Organizer
      第50回 日本原生生物学会大会・1回 日本共生生物学会大会
  • [Presentation] 二核性生物テトラヒメナの大小核核膜孔複合体の違い2017

    • Author(s)
      岩本政明、小坂田裕子、森知栄、福田康弘、長尾恒治、小布施力史、平岡泰、原口徳子
    • Organizer
      第40回日本分子生物学会年会、2017年度 生命科学系学会合同年次大会
  • [Presentation] テトラヒメナの小核核膜孔特異的なヌクレオポリンPom82の役割2017

    • Author(s)
      岩本政明、小坂田裕子、森知栄、平岡泰、原口徳子
    • Organizer
      第35回染色体ワークショップ・第16回核ダイナミクス研究会
  • [Presentation] Roles of the nuclear envelope on formation and maintenance of the micronucleus in cancer cells2017

    • Author(s)
      Tokuko Haraguchi, Takako Koujin, Hiroko Osakada, Tomoko, Kojidani, Shouhei Kobayashi, Hiroshi Masumoto, Yasushi Hiraoka
    • Organizer
      第76回日本癌学会学術総会
    • Invited
  • [Presentation] Organization of The Nuclear Pore Core Complex Revealed by Immunoelectron Microscopy in The Fission Yeast Schizosaccharomyces pombe,2017

    • Author(s)
      Haruhiko Asakawa, Tomoko Kojidani, Yang Hui-Ju, Hiroko Osakada, Nagao K, Chikashi Obuse, Yasushi Hiraoka, Tokuko Haraguchi.
    • Organizer
      9th International Fission Yeast Meeting
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Bead-induced nuclear envelope assembly in the living cell2017

    • Author(s)
      Tokuko Haraguchi, Shouhei Kobayashi, Takako Koujin, Hiroko Osakada, Tomoko Kojidani, Chie Mori, Sahashi Ritsuko, Yasushi Hiraoka
    • Organizer
      The Pleiotropic Nuclear Envelope Meeting
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 人工ビーズを使ったヒト細胞内での人工核の構築2017

    • Author(s)
      原口徳子、小林昇平、Sukriye Bilir、荒神尚子、小坂田裕子、糀谷知子、森知栄、佐橋律子、平岡泰
    • Organizer
      第40回日本分子生物学会年会、2017年度 生命科学系学会合同年次大会
    • Invited
  • [Presentation] 分裂酵母の核膜孔複合体に特異的なNup107 サブ複合体の構造2017

    • Author(s)
      淺川東彦、糀谷知子、楊恵如、小坂田裕子、大槻千鶴、長尾恒治、小布施力史、岩本政明、平岡泰、原口徳子
    • Organizer
      第35回染色体ワークショップ・第16回核ダイナミクス研究会
  • [Presentation] 分裂酵母に特異的な核膜孔複合体の構造2017

    • Author(s)
      淺川東彦、糀谷知子、Hui-Ju Yang、小坂田裕子、大槻千鶴、長尾恒治、小布施力史、平岡泰、原口徳子
    • Organizer
      第40回日本分子生物学会年会、2017年度 生命科学系学会合同年次大会
  • [Presentation] 生細胞内に導入した人工ビーズの周辺で起こる核膜形成過程の解析2017

    • Author(s)
      小林昇平、荒神尚子、糀谷知子、小坂田裕子、森知栄、佐橋律子、平岡泰、原口徳子
    • Organizer
      第40回日本分子生物学会年会、2017年度 生命科学系学会合同年次大会
  • [Presentation] NPC formation on the nucleoporin-beads incorporated into living cells2017

    • Author(s)
      Sukriye Bilir、Shouhei Kobayashi、Takako Koujin、Mori Chie、Osakada Hiroko、Tomoko Kojidani、Yasushi Hiraoka、Tokuko Haraguchi
    • Organizer
      第40回日本分子生物学会年会、2017年度 生命科学系学会合同年次大会
  • [Presentation] 分裂酵母に特異的な核膜孔複合体の構造と機能2017

    • Author(s)
      浅川東彦、椛谷知子、楊恵如、小坂田裕子、大槻千鶴、長尾恒治、小布施力史、岩本政明、平岡泰、原口徳子
    • Organizer
      酵母遺伝学フォーラム第50回研究報告会
  • [Presentation] 分裂酵母に特異的な核膜孔複合体の構造2017

    • Author(s)
      淺川東彦、糀谷知子、Hui-Ju Yang、小坂田裕子、大槻千鶴、長尾恒治、小布施力史、平岡泰、原口徳子
    • Organizer
      第九回 光塾
  • [Presentation] NPC formation on the nucleoporin-beads incorporated into living cells2017

    • Author(s)
      Sukriye Bilir, Shouhei Kobayashi, Takako Koujin, Chie Mori, Hiroko Osakada, Tomoko Kojidani, Yasushi Hiraoka, Tokuko Haraguchi
    • Organizer
      第69回日本細胞生物学会大会
  • [Remarks] 国立研究開発法人情報通信研究機構 未来ICT研究所 生物情報グループ

    • URL

      http://www2.nict.go.jp/frontier/seibutsu/CellMagic/index.html

URL: 

Published: 2018-12-17   Modified: 2022-05-23  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi