2022 Fiscal Year Research-status Report
動原体はどのようにマウス卵母細胞の紡錘体を二極性化するのか
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22K06257
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
吉田 周平 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, 上級研究員 (20363997)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 卵母細胞 / 動原体 / Ndc80 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
染色体を正しく分配するためには紡錘体が二極性であることが重要である。しかし紡錘体の極性を決定付ける中心体の無いマウス卵母細胞において、紡錘体が二極性化するその機構は未だ明らかになっていない。
動原体タンパク質であるNdc80は微小管と直接相互作用し、染色体分配に必要な安定な動原体と微小管の安定な接続を形成する。我々はマウス卵母細胞の減数第一分裂において動原体タンパク質であるNdc80が紡錘体の二極性化に必要であること、そしてその微小管との接続能とは独立した機能において紡錘体を二極性化することを明らかにした(Yoshida et al., 2020)。
動原体タンパク質であるNdc80が紡錘体を二極性化する機構を明らかにするために、安定な動原体ー微小管接続を形成することができない変異型Ndc80を用い、紡錘体の二極性化に関わる因子の探索を行った。そして安定な動原体ー微小管接続を形成できない環境下においては動原体キナーゼが紡錘体の二極性化に必要であることを見出した。マウス卵母細胞の減数第一分裂において、Ndc80は逆方向性微小管の架橋タンパク質であるPrc1を動原体へと集積する。我々は動原体キナーゼを阻害した卵母細胞では動原体に集積するPrc1の量が著しく低下していること、そして紡錘体の二極性化が遅れることを見出した。マウス卵母細胞の減数第一分裂におけるNdc80依存的な紡錘体の二極性化機構において動原体キナーゼが重要な役割を担っていることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
動原体タンパク質であるNdc80は安定な動原体ー微小管接続の形成に必要であり、マウス卵母細胞の減数第一分裂においては紡錘体の二極性化にも必須である。しかし異なる2つの時期に機能するNdc80がどのように制御され、紡錘体の二極性化に機能しているかは明らかになっていなかった。
我々は安定な動原体ー微小管接続を形成することができない変異型Ndc80を用いることでNdc80の動原体ー微小管接続を形成する機能を切り離し、紡錘体の二極性化に機能する因子を探索した。その結果、安定な動原体ー微小管接続を形成することが出来ない環境下においては動原体キナーゼを阻害すると紡錘体が二極性化に失敗することを見出した。動原体ー微小管接続が正常な卵母細胞においては動原体キナーゼを阻害しても紡錘体は二極性化される。またNdc80は紡錘体二極性化に機能するPrc1を動原体へと集積するが、動原体キナーゼを阻害した卵母細胞においては動原体に集積するPrc1の量が著しく低下し、紡錘体二極性化の時期が遅れることを見出した。マウス卵母細胞の減数第一分裂においては、動原体キナーゼがNdc80を介した紡錘体の二極性化を制御していることが示唆された。
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| Strategy for Future Research Activity |
マウス卵母細胞の減数第一分裂においてNdc80に依存する紡錘体の二極性化機構では動原体キナーゼが重要であることが示唆された。Ndc80を足場に紡錘体二極性化に機能する因子が動原体へと集積していることが予想される。そこでまず今後は動原体キナーゼがNdc80やPrc1を直接リン酸化して制御しているのかを明らかにする。in vitroで精製したNdc80、Prc1タンパク質を動原体キナーゼによりリン酸化し、マススペクトロメトリーによってリン酸化部位を同定する。リン酸化部位に変異を導入したNdc80、Prc1を作成し、紡錘体の二極性化に与える影響を解析することで、動原体キナーゼによるリン酸化がどのように紡錘体の二極性化に機能するのかを明らかにする。動原体キナーゼが他の動原体タンパク質のリン酸化を介して紡錘体の二極性化を制御している可能性を考え、動原体キナーゼを阻害した卵母細胞における動原体タンパク質の局在、紡錘体二極性化への影響も詳細に解析する。
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