2021 Fiscal Year Research-status Report

新規形成セントロメアの減数分裂における競合と定着の分子機構

Research Project

Project/Area Number	21K06022
Research Institution	Kochi University of Technology
Principal Investigator	石井浩二郎高知工科大学, 環境理工学群, 教授 (40360276)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords	セントロメア
Outline of Annual Research Achievements	セントロメアは進化において頻繁に染色体上の再配置を起こす。しかし、染色体上の異なる位置の新しいセントロメア（ネオセントロメア）が均一な生物集団の中に出現した場合、そのネオセントロメアをもつ生物は従来セントロメア生物とのヘテロな減数分裂を避けられない。進化でセントロメア再配置が検出されるということは、ヘテロな減数分裂で生じる致死的な二動原体染色体においてネオセントロメアが安定性を獲得（セントロメア競合）し、次世代に効率よく継承されることを意味する。しかし、この二動原体染色体におけるセントロメア競合の実体や詳細は全く理解されていない。本研究では、分裂酵母を用いてセントロメア競合を人工的に再構築し、その実体と分子メカニズムの解明を行う。これにより、セントロメアが進化の中で柔軟に再配置する意義の理解を深める。この目的の達成に向けて、本研究では「セントロメア競合アッセイの確立」「セントロメア定着の促進因子の同定」「セントロメア定着の分子メカニズムの解明」という３つの課題に取り組む計画を立てた。当該年度はこのうち主に、「セントロメア競合アッセイの確立」について重点的に研究を進めた。その結果、蛍光顕微鏡の自動画像取得システムを利用した分裂酵母でのセントロメア競合アッセイの確立に成功した。さらに、特定のネオセントロメアが特異的に示す競合における欠損表現型を見出した。現在はそのセントロメアに固有となる競合欠損の原因の解明を進めている。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 当初の計画のとおり、栄養要求性マーカー遺伝子の発現と蛍光タンパク質を利用した動原体領域および特定DNA領域の可視化を組み合わせたセントロメア競合アッセイを分裂酵母に完成させた。さらに蛍光顕微鏡の自動画像取得システムを利用して一度に96回の試行を同時に計測できるようになり、競合アッセイに定量性を与えることにも成功した。これらの理由により、研究はおおむね順調に進展していると結論づけた。
Strategy for Future Research Activity	当該年度の研究で見出された、特定のネオセントロメアが示す競合欠損の原因解明を進める。また、当初の計画に従い、遺伝子変異導入を活用した「セントロメア定着の促進因子の同定」と「セントロメア定着の分子メカニズムの解明」にも着手し、逐次推進していく。特定のネオセントロメアが示す競合欠損の原因解明と計画通りの「セントロメア定着の促進因子の同定」および「セントロメア定着の分子メカニズムの解明」は互いに関連する可能性も十分に想定されており、各課題の究明は並行して進める計画である。
Causes of Carryover	当初は、セントロメア競合アッセイの樹立とチューニングのために蛍光顕微鏡の自動画像取得システム用の消耗品などが多数必要になると見込んでおり、その経費を物品費として計上していた。またチューニングの実施に必要と思われた研究打ち合わせの費用を旅費に計上していた。しかし、実際にはアッセイの樹立とチューニングは順調に進み、研究自体はすぐに経費のかからない次の遺伝解析の段階へと突入した。またコロナ禍の影響もあり、旅費も使用することはなかった。一方で、次年度は遺伝的解析とセントロメア競合アッセイを組み合わせた実験を大規模に進める予定になっており、次年度使用額はその実施に充当する計画である。