2019 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular mechanisms for centromere formation
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17H06167
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
深川 竜郎 大阪大学, 生命機能研究科, 教授 (60321600)
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| Project Period (FY) |
2017-05-31 – 2022-03-31
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| Keywords | セントロメア / キネトコア / 細胞周期 / エピジェネティックス / 電子顕微鏡 / 構造解析 / ゲノム科学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、セントロメアの形成機構の理解を目標に以下の３計画の研究を行い成果をあげた。
I) 細胞周期に依存したセントロメア構成タンパク質ネットワークの理解: CENP-Cのリン酸化がCENP-Aの結合に重要であることを見出し、ゲノム編集によりリン酸化を受けないCENP-Cが発現する細胞を作成して、その表現型の解析を行った。この細胞自体は、染色体分配に異常がなかったが、原因はCENP-Tによる機能相補と考え、CENP-Tの経路を破壊した状態でCENP-Cのリン酸化サイトに変異を加えた細胞も作成し、この状態ではCENP-Cリン酸化が必須であることが証明できた。また、ヒト細胞でも同様の実験を行い、CENP-Cのリン酸化がM期のセントロメア局在に必須であることも示せた。今後は、この分子基盤を解析する。
II) セントロメアが形成されるゲノム基盤の理解: セントロメアクロマチンの確立に重要なCENP-Aのセントロメアへの導入機構を明らかにするために、CENP-AのシャペロンであるHJURPとの関係を解析し、これまでに報告されていない結合モードを見出した。また、セントロメアクロマチンについて、4C-seqやHi-Cを用たデータを蓄積した。
III) 電子顕微鏡を活用したセントロメアタンパク質複合体の構造基盤の理解: クライオ電子顕微鏡を活用してCENP-AヌクレオソームとCENP-Cの高精度の構造解析には成功し、CENP-A の結合に関わる新しいドメインを発見した。また、CENP-Cのドメイン構造についてX線結晶構造解析を併用しながら、構造解析を行い、C末端側のユニークな構造を見出した。また、CENP-H複合体の構造解析にも着手した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
細胞周期に依存したセントロメア構成タンパク質ネットワークの変化に関しては、順調に研究が進み、CENP-Cのリン酸化制御という新しい概念を発表し、論文として発表した。分野の内外から注目を受け、予定以上に研究は進んでいる。また、セントロメゲノムの解析についても、独自の研究系を有していることもあり、世界に先駆けて研究が進み、CENP-Aがどのようにセントロメアへ取り込まれるのかという点で新しい発見が見出された。再構成実験やクライオ電子顕微鏡を用いた構造解析の実験についても、CENP-AヌクレオソームとCENP-Cの高精度の構造がクライオ電子顕微鏡で明らかにできた。また、CENP-Nを含めた構造も明らかになり、当初の計画以上のペースで研究は、進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
基本的に計画に沿って研究を進める。予定以上に計画が順調に進んでいるので、さらに研究を発展できる内容を盛り込む。
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[Journal Article] Cryo-EM structure of the CENP-A nucleosome in complex with phosphorylated CENP-C.2021
Author(s)
Ariyoshi M, Makino F, Watanabe R, Nakagawa R, Kato T, Namba K, Arimura Y, Fujita R, Kurumizaka H, Okumura EI, Hara M, Fukagawa T.
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Journal Title
EMBO J.
Volume: 40
Pages: e105671.
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Cryo-EM Structures of Centromeric Tri-nucleosomes Containing a Central CENP-A Nucleosome.2020
Author(s)
Yoshimasa Takizawa, Cheng-Han Ho, Hiroaki Tachiwana, Hideyuki Matsunami, Wataru Kobayashi, Midori Suzuki, Yasuhiro Arimura, Tetsuya Hori, Tatsuo Fukagawa, Melanie D. Ohi, Matthias Wolf, Hitoshi Kurumizaka
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Journal Title
Structure
Volume: 28
Pages: 44-53
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] H3K9me3 maintenance on a human artificial chromosome is required for segregation but not centromere epigenetic memory.2020
Author(s)
Martins NMC, Cisneros-Soberanis F, Pesenti E, Kochanova NY, Shang WH, Hori T, Nagase T, Kimura H, Larionov V, Masumoto H, Fukagawa T, Earnshaw WC.
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Journal Title
J Cell Sci.
Volume: 133
Pages: jcs242610.
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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