2018 Fiscal Year Annual Research Report
Novel mechanism of microtubule-chromosome interaction in cell division
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18H02471
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| Research Institution | National Institute for Basic Biology |
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Principal Investigator |
村田 隆 基礎生物学研究所, 生物進化研究部門, 准教授 (00242024)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 紡錘体 / 微小管 / 植物細胞 / 核膜 / 染色体 / 動原体 / 細胞分裂 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、植物の紡錘体形成機構、特に紡錘体微小管と染色体の相互作用の原理を解明する。染色体による微小管誘導は動植物の紡錘体形成で共通するメカニズムだが、植物の紡錘体形成における役割はわかっていない。微小管動態を詳細に解析することにより、従来考えられている“search and capture”と異なる染色体の捕捉機構が見つかると考えられる。また、核膜の役割に注目することで新規の染色体配列機構が見つかると考えられる。
本年度は、核膜、染色体、動原体の3標識細胞を作製し、北大・電子研の二光子共焦点スピニングディスク顕微鏡で３Dタイムラプス観察することにより、染色体の配列過程の段階分けに成功した。まず核膜と動原体はいっしょに発達中の紡錘体中央に集まり、その後で核膜は分離して動原体は赤道面に配列した。微小管、動原体の2標識細胞で赤道面配列過程を観察したところ、対になっている動原体の片側に微小管が結合し、引っ張り運動により移動する様子が観察された。これは、一対の動原体の両側に微小管が結合して、両側の力のバランスにより染色体が配列するという従来の配列原理を覆すものであった。そこで、この過程を詳細に解析するため、研究計画を変更して動原体と微小管の結合を可視化するマーカタンパク質の遺伝子クローニングと発現ベクター作製を行った。現在、細胞の形質転換中である。
さらに、どのようにして動原体の片側に微小管が結合するのかを明らかにするため、核膜と微小管の２標識細胞を作製し、３Dタイムラプス観察を行った。微小管の分布変化の解析から、染色体集団は核膜近傍に存在し、微小管はその内側で重合するため、紡錘体の中央側を向いた動原体が優先的に微小管と相互作用するメカニズムが示唆された。
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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
イメージング解析により、新規の染色体配列メカニズムが見つかった。また、２標識、３標識の細胞作製と３Dイメージングも順調に進捗した。
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| Strategy for Future Research Activity |
動原体の片側結合と引っ張りという新規の染色体配列メカニズムが見つかったので、その解析を重点的に行う。当初計画にあった微小管出現箇所のイメージング解析は、片側結合の起こる原因につながるので重点的に行う。一方、核膜裏打ちタンパク質のクローニングは中止し、染色体集団の内側で微小管を誘導する候補因子としてオーロラキナーゼと動原体タンパク質に着目して解析を行う。
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