Analysis of mechanisms for spindle bipolarization in mammalian oocytes

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H02407
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 43010:Molecular biology-related
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: Kitajima Tomoya 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, チームリーダー (00376641)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 卵子 / イメージング / 染色体 / 紡錘体 / 動原体 / 微小管

Outline of Final Research Achievements

This study aimed to reveal the molecular mechanism for spindle bipolarization in oocytes. We focused on mechanisms based on NDC80, a kinetochore protein required for spindle bipolarization in mouse oocytes. We found that the inhibition of the kinetochore kinase MPS1 impairs spindle bipolarization when NDC80 phosphomimetic mutations that reduce microtubule-binding activity are introduced. We showed that MPS1 phosphorylates the C-terminal domain of NDC80 and the microtubule cross-linker PRC1. MPS1 inhibition significantly delayed spindle bipolarization, which caused kinetochore-microtubule attachment errors.

Free Research Field

細胞分子生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

卵母細胞の減数分裂の過程における染色体分配のエラーは卵子の染色体数異常を引き起こす。卵子の染色体数異常は不妊、流産、ダウン症など先天性疾患の原因である。本研究の結果は、マウス卵母細胞は動原体が微小管接続エラーを回避するために紡錘体二極化を促進するメカニズムを有していることを示している。この発見は、ヒト卵母細胞にこれと類似のメカニズムが存在するかという研究を誘起するものであり、生殖医療研究を経て将来の生殖補助医療等への貢献が期待される。学術的には、中心体のない卵母細胞が紡錘体の二極性を確立するための特異的なメカニズムの発見として位置づけられる。