Defining the mechanisms of equal-sized cell division using advanced genetic and optogenetic technologies

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17H05002
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Cell biology
• Research Institution: Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (2020); Nagoya University (2017-2019)
• Principal Investigator: Kiyomitsu Tomomi 沖縄科学技術大学院大学, 細胞分裂動態ユニット, 准教授 (10503443)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 細胞分裂 / 紡錘体 / 光操作 / オーキシン誘導デグロン

Outline of Final Research Achievements

Mitotic spindle assembly and positioning are required for equal-sized division. In this study, we analyzed their mechanisms using CRISPR/Cas9, auxin-inducible degron (AID), and optogenetic technologies. Using optogenetic manipulation of NuMA, we identified the functional unit of the cortical force-generating machinery which controls spindle position in human cells. In addition, we improved our understanding of mitotic Ran-GTP functions for spindle assembly using AID. We published these studies in eLife and Current Biology, respectively.

Free Research Field

細胞生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

多細胞生物の発生過程において、細胞は「紡錘体の細胞内配置」を巧みに制御することによって、細胞内外の極性因子の分配や娘細胞のサイズを決め、多様な組織を形成している。紡錘体の配置は、細胞表層に構成される紡錘体牽引装置によって制御されるが、本研究によって、その機能中枢は、Dynein-Dynactin-NuMAの集合体であることを明らかにした。また紡錘体の配置を光で操作することにも成功したため、今後、細胞分裂の対称性・非対称性制御の理解を進めることができる。またAID法を用いて、分裂期特異的に標的タンパクを分解する系の樹立にも成功した。本成果は、今後様々な紡錘体関連因子の機能の理解に貢献できる。