セントロメア崩壊：その機序の解明

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K06485
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 松本 智裕 京都大学, 生命科学研究科, 教授 (80212223)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中瀬 由起子 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (80402923)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: セントロメア / Cenp-Aヒストン / 分裂酵母 / 減数分裂

Outline of Annual Research Achievements

発生、分化、ストレス応答の重要な局面において、セントロメアクロマチンから大部分のCenp-A ヒストンが除去さる現象（以下、セントロメア崩壊とよぶ）が、広い生物種にわたり報告されているが、その分子機序は明確ではない。本研究では、分裂酵母で観察されるセントロメア崩壊を研究対象として、セントロメアクロマチンからCenp-A を除去する分子機序と、その制御メカニズムを解析する。
申請者らは、分裂酵母の通常生育時にCenp-Aヒストンの分布を調節するメカニズムの解明に取り組んできた。その結果、セントロメアの過剰なCenp-Aヒストンを除去する機構としてCdc48六量体をベースとする複合体（Cdc48-Ufd1-Npl4）を同定した。Cdc48-Ufd1-Npl4複合体を人為的にセントロメアに誘導すると、Cenp-Aの除去を促進できる。この実験では、生育に必須な通常染色体のセントロメアを標的としているので、Cenp-Aの除去効率を過小評価している可能性が高い。昨年度は、生育に不要なミニ染色体Ch16を標的として、Cdc48-Ufd1-Npl4複合体の誘導によるCenp-Aの除去効率を検討した。その結果、Cdc48-Ufd1-Npl4複合体をミニ染色体Ch16のセントロメアに選択的に誘導することにより、CENP-Aが除去されることを確認できた。さらに、CENP-Aの除去によりミニ染色体のセントロメア機能が損なわれ、この染色体の脱落頻度が有意に上昇することも示すことができた。本年度は、減数分裂開始前に起こるセントロメア崩壊の機序を解明するための予備実験に注力した。細胞観察により、飢餓により減数分裂を誘導すると、セントロメアのCenp-Aヒストンが減少することを確認し、この状態での生化学的解析のためのタンパク質抽出法を検討した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

減数分裂開始前に起こるセントロメア崩壊の機序・意義を解明するための予備実験に注力した。このため、飢餓により減数分裂を誘導し、この状態での生化学的解析のための法を検討したが、既存の方法では、抽出効率が十分でないことが明らかとなり、予定していた実験の一部が実施できなかったため。

Strategy for Future Research Activity

最終年度は、タンパク質抽出に用いる条件（塩濃度、種々のデタージェント等）を検討し、効率の良い抽出法を見出す努力をする。また、生化学的な手法以外のアプローチによりセントロメア崩壊の生物学的意義を解析する。このため、セントロメア崩壊を阻害できる変異体での、減数分裂の進行過程を解析し、セントロメア崩壊の意義を解明したい。

Causes of Carryover

飢餓による減数分裂誘導時のタンパク質抽出が効率よく行えず、その後に計画した実験が実施されていないため、次年度使用額は生じた。今年度は、抽出法の改良に努めるとともに、別のアプローチ（変異体を用いた遺伝学的アプローチ）を導入するために使用する計画である。