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2012 Fiscal Year Research-status Report

ショウジョウバエの細胞分裂に伴うオルガネラ動態とメンブレントラフィックによる制御

Research Project

Project/Area Number 23570004
Research InstitutionKyoto Institute of Technology

Principal Investigator

井上 喜博  京都工芸繊維大学, 昆虫バイオメディカル教育研究センター, 准教授 (90201938)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 山口 政光  京都工芸繊維大学, 工芸科学研究科, 教授 (00182460)
Keywords細胞分裂 / ショウジョウバエ
Research Abstract

精巣内から取り出した精母細胞をex vivoで培養し、その条件下で細胞が成長期を経て減数分裂まで完了できることを確認した。次にゴルジ体等に局在するCOPI複合体のγサブユニットにRFP蛍光タグを付加した融合タンパクを精巣内の細胞で発現させ、ゴルジ体を蛍光標識した。この個体から精母細胞を取り出し、ex vivoにて減数分裂を観察した。雄減数分裂ではゴルジ体が娘細胞に均等分配されることがわかった。メンブレントラフィックの阻害剤であるプレフェルジンA、小胞輸送に関わる微小管の重合阻害剤コルヒチンを培養系に添加すると、ゴルジ体や小胞体の形成、維持あるいは減数分裂における分配が影響を受けた。これらの薬剤処理により減数分裂時の細胞質分裂も阻害されることから、雄減数分裂細胞の細胞質分裂においてメンブレントラフィックが重要な役割を演じることがわかった。また、小胞体からゴルジ体への小胞輸送を担うCOPII複合体の5種類の構成タンパク質をそれぞれノックダウンあるいはノックアウトしても減数分裂時の細胞質分裂が阻害された。タイムラプス観察の結果、細胞膜の貫入が途中で停止し、もとにもどるのが観察された。この結果は、COPIのみならずCOPIIによる小胞輸送も細胞質分裂に必要であることを示す。また、精母細胞においてRFP-TubulinとGFP-Larp1を同時発現させ、微小管とミトコンドリアをそれぞれ蛍光標識した。雄減数分裂の過程でミトコンドリアが分裂後期から終期にかけてセントラル微小管上を均等分配される様子をタイムラプス観察した。現在、微小管モータータンパク8種類をそれぞれ精母細胞特異的にノックダウンして、ミトコンドリア分配に影響を及ぼすものをさがしている。ゴルジ体についても同じように雄減数分裂において伝達される過程をタイムラプス法により観察した。ゴルジ体の分配には細胞質ダイニンが必要であった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

小胞輸送は細胞内のメンブレントラフィックの中で中心的な役割を演ずる。そのうち小胞体で合成されたタンパクをゴルジ体に運ぶ順行輸送には被膜小胞COPIIが必要であり、逆にゴルジ体から小胞体にタンパクをもどす逆行輸送にはCOPIが必須である。このうちすでにCOPIが雄減数分裂における細胞質分裂に必須なことを示した(Kitazawa et al., 2012)。それに加えて、COPIIの全サブユニットを精母細胞特異的にノックダウンあるいはモザイク法により突然変異ホモの精母細胞を作り、観察することに成功した。COPIIによる順行輸送も細胞質分裂に必須であることがわかった。COPIのノックダウンでは分裂面に必要なタンパクが輸送されず、細胞質分裂の開始が阻害されていた。一方、COPIIのノックダウンでは細胞質分裂は開始するものの、収縮環が安定せず、細胞膜の貫入が途中で停止し、もとにもどることがわかった。小胞輸送タンパク複合体が細胞質分裂において異なる役割を果たすことが始めて明らかとなった。これは予想以上の成果である。

Strategy for Future Research Activity

ゴルジ体およびミトコンドリアが雄減数分裂において均等分配されるようすをタイムラプス観察できるようになった。さらにゴルジ体分配に微小管、モータータンパクダイニンが必要なことを示したので、さらにモーターとゴルジ体をつなぐアダプターも同定し、その伝達機構について明らかにする。さらにミトコンドリアの均等分配においても必要な細胞骨格、モータータンパクを同定する。また、COPIIが細胞質分裂の進行に果たす役割を明らかにする。とくに収縮環の膜への結合に必要なタンパク、脂質との関連を明らかにする。さらに上記のオルガネラが体細胞分裂において伝達される様子を、幼虫期神経芽細胞を用いて観察する。蛍光タンパクを神経芽細胞特異的に発現誘導させる。これには神経芽細胞特異的に転写因子Gal4を発現させる系統を用いる。幼虫の中枢神経系からトリプシン処理 により細胞を分取し、上記と同じようなノックダウン実験や阻害剤の影響試験もおこなう。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

主にショウジョウバエ飼育費18万円、抗体・細胞染色試薬21万円、生化学試薬21万円、ガラス・プラス チック器具10万円の使用を予定している。最終年度であるので、成果発表のために旅費を10万円に増額して使用する予定である。

  • Research Products

    (40 results)

All 2013 2012

All Journal Article (16 results) (of which Peer Reviewed: 16 results) Presentation (24 results)

  • [Journal Article] dNF-YB plays dual roles in cell death and cell differentiation during Drosophila eye development.2013

    • Author(s)
      Ly, L.L., Suyari, O., Yoshioka, Y., Tue, N.T., Yoshida, H. and Yamaguchi, M.
    • Journal Title

      Gene

      Volume: 520 Pages: 106-118

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Orbit/CLASP is required for germline cyst formation through its developmental control of fusomes and ring canals in Drosophila males. : An essential gene for male germline cyst formation.2013

    • Author(s)
      Miyauchi, C., Kitazawa, D., Ando, I. and Inoue, Y. H.
    • Journal Title

      PLoS One

      Volume: 8 Pages: e58220

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0058

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Elimination of Y chromosome-bearing spermatids during spermiogenesis in an autosomal sex-ratio mutant of Drosophila simulans.2013

    • Author(s)
      Yasuno Y., Inoue Y. H. and M. Yamamoto
    • Journal Title

      Gene. Genet. Syst.

      Volume: in press Pages: in press

    • DOI

      in press

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] COPI-mediated membrane trafficking is required for cytokinesis in Drosophila male meiotic divisions2012

    • Author(s)
      Kitazawa, D., Yamaguchi, M., Mori, H. Inoue, Y. H.
    • Journal Title

      J. Cell Sci.

      Volume: 125 Pages: 3649-3660

    • DOI

      10.1242/jcs.103317

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Polycomb repressive complex 2-dependent and –independent functions of Jarid2 in transcriptional regulation in Drosophila2012

    • Author(s)
      Herz, H.-M., Mohan, M., Garrett, A.-S., Miller, C., Casto, D., Zhang, Y., Seidel, C., Haug, J. S., Florens, L., Washburn, M. P., Yamaguchi, M., Shiekhattar, R. and Shilatifard, A.
    • Journal Title

      Mol. Cell. Biol.

      Volume: 32 Pages: 1683-1693

    • DOI

      10.1128/MCB.06503-11

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Roles of histone H3K9 methyltransferases during Drosophila spermatogenesis2012

    • Author(s)
      Ushijima Y., Inoue, Y. H., Konishi, T., Kitazawa, D., Yoshida, H., Shimaji, K., Kimura, H. and Yamaguchi, M.
    • Journal Title

      Chromosome Res.

      Volume: 20 Pages: 319-331

    • DOI

      10.1007/s10577-012-9276-1

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Transcription factor NF-Y is involved in differentiation of R7 photoreceptor cell in Drosophila.2012

    • Author(s)
      Yoshioka, Y., Ly, L. L. and Yamaguchi, M.: Transcription factor NF-Y is involved in differentiation of R7 photoreceptor cell in Drosophila.
    • Journal Title

      Bio. Open

      Volume: 1 Pages: 19-29

    • DOI

      10.1242/bio.2011013

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The warts gene as a novel target of the Drosophila DRE/DREF transcription pathway.2012

    • Author(s)
      Fujiwara, S., Ida, H., Yoshioka, Y., Yoshida, H. and Yamaguchi, M.
    • Journal Title

      Am. J. Cancer Res.

      Volume: 2 Pages: 36-44

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Differential requirement for the N-terminal catalytic domain of the DNA polymerase ε p255 subunit in the mitotic cell cycle and the endocycle.2012

    • Author(s)
      Suyari, O., Kawai, M., Ida, H., Yoshida, H., Sakaguchi, K. and Yamaguchi, M.
    • Journal Title

      Gene

      Volume: 495 Pages: 104-114

    • DOI

      10.1016/j.gene.2011.12.056.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Drosophila DREF acting via the JNK pathway is required for thorax development.2012

    • Author(s)
      Yoshioka, Y., Tue, N. T., Fujiwara, S., Matsuda, R., Valadez-Gtaham, V., Zurita, M. and Yamaguchi, M.
    • Journal Title

      Genesis

      Volume: 50 Pages: 599-611

    • DOI

      10.1002/dvg.22017.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Overexpression of ubiquitin carboxyl terminal hydrolase impairs multiple pathways during eye development in Drosophila melanogaster.2012

    • Author(s)
      Thao, D. T. P, Thuy An, P. N., Yamaguchi, M., Thuoc, T. L.
    • Journal Title

      Cell Tissue Res.

      Volume: 348 Pages: 453-463

    • DOI

      10.1007/s00441-012-1404-x.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dynamics of endoreplication during Drosophila posterior scutellar macrochaete development.2012

    • Author(s)
      Kawamori, A., Shimaji, K. and Yamaguchi, M.
    • Journal Title

      PLOs One

      Volume: 7 Pages: e38714

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0038714.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Knockdown of the Drosophila Fused in Sarcoma (FUS) homologue causes deficient locomotive behavior and shortening of motoneuron terminal branches.2012

    • Author(s)
      Sasayama, H., Shimamura, M., Tokuda, T., Azuma, Y., Yoshida, T., Mizuno, T., Nakagawa, M., Fujikake, N., Nagai, Y. and Yamaguchi, M.
    • Journal Title

      PLos One

      Volume: 7 Pages: e39483

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0039483.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] RNA-based diagnosis in a multicellular specimen by whole mount in situ hybridization using an RNA-specific probe.2012

    • Author(s)
      Ueda T., Kobori, A., Yamayoshi, A., Yoshida, H., Yamaguchi, M. and Murakami, A.
    • Journal Title

      Bioorganic & Medicinal Chemistry

      Volume: 1 Pages: 6034-6039

    • DOI

      10.1016/j.bmc.2012.08.028.

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] DREF is involved in the steroidogenesis via regulation of shadow gene.2012

    • Author(s)
      Park, J.-S., Choi, Y.-J., Thao, D. T. P., Kim, Y.-S., Yamaguchi, M. and Yoo, M.-A.
    • Journal Title

      Am. J. Cancer Res.

      Volume: 2 Pages: 714-725

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] MLF is a conserved regulator of RUNX transcription factor activity involved in hematopoiesis.2012

    • Author(s)
      Bras, S., Martin-Lanneree, S., Gobert, V., Auge, B., Breig, O., Sanial, M., Yamaguchi, M., Haenlin, M., Plessis, A. and Waltzer, L.
    • Journal Title

      Proc. Natl. Acad. Sci. USA

      Volume: 109 Pages: 4986-4991

    • DOI

      10.1073/pnas.1117317109.

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Proper dynamics of mitochondria is required for male meiosis and formation of mitochondrial aggregates in Drosophila spermatogenesis.2012

    • Author(s)
      Matsuo, T., Oka, S., Ogata, T. and Inoue, Y. H.
    • Organizer
      第33回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      マリンメッセ福岡
    • Year and Date
      20121214-20121214
  • [Presentation] Activation of Sirtuin and induction of the stress responsive genes in Drosophila2012

    • Author(s)
      Nakahara, Y., Oka, S., Ogata, T. and Inoue, Y. H.
    • Organizer
      第33回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      マリンメッセ福岡
    • Year and Date
      20121214-20121214
  • [Presentation] Accumulation of Reactive Oxygen Species in nervous system or musculature accelerates aging of Drosophila adult2012

    • Author(s)
      Oka, S., Yasukawa, T. and Inoue, Y. H.
    • Organizer
      第33回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      マリンメッセ福岡
    • Year and Date
      20121214-20121214
  • [Presentation] Insulin and TOR signaling pathways induce cell growth in Drosophila spermatocyte.2012

    • Author(s)
      Ogata, T., Matsuo, T. and Inoue, Y. H.
    • Organizer
      第33回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      マリンメッセ福岡
    • Year and Date
      20121213-20121213
  • [Presentation] Nuclear envelope proteins, LaminDm0 and Nup107-160 complex influences cytokinesis in Drosophila male meiosis.2012

    • Author(s)
      Hayashi, D., Kitazawa, D. and Inoue, Y. H.
    • Organizer
      第33回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      マリンメッセ福岡
    • Year and Date
      20121213-20121213
  • [Presentation] The length of male meiotic spindle is determined by the Cell volume of mature primary spermatocytes in Drosophila species.2012

    • Author(s)
      Kitazawa, D., Ogata, T. and Inoue, Y. H.
    • Organizer
      第33回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      マリンメッセ福岡
    • Year and Date
      20121212-20121213
  • [Presentation] Polo and KLP3A-Feo complex are required for accumulation of Orbit/CLASP on contractile ring in Drosophila male meiosis.2012

    • Author(s)
      Kitazawa, D., Miyauchi, C. and Inoue, Y. H.
    • Organizer
      第33回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      マリンメッセ福岡
    • Year and Date
      20121212-20121212
  • [Presentation] Orbit, a Drosophila ortholog of CLASP plays a role as a centriole elongation factor in primary spermatocytes.2012

    • Author(s)
      Asano, Y., Ando, I,, Kitazawa, D. and Inoue, Y. H.
    • Organizer
      第33回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      マリンメッセ福岡
    • Year and Date
      20121212-20121212
  • [Presentation] Knockdown of COPII components causes the failure of cytokinesis in Drosophila male meiotic division.2012

    • Author(s)
      Kaizuka, K., Kitazawa, D. and Inoue, Y. H.
    • Organizer
      第33回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      マリンメッセ福岡
    • Year and Date
      20121212-20121212
  • [Presentation] ショウジョウバエDNAポリメラーゼε p255サブユニットと相互作用する遺伝子の探索2012

    • Author(s)
      前田頌太、須鑓理、佐橋律子、稲葉泰裕、吉田英樹、山口政光
    • Organizer
      第33回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場
    • Year and Date
      20121211-20121214
  • [Presentation] ショウジョウバエ DOCK family遺伝子の機能解析2012

    • Author(s)
      森下和茂、小笹史登、吉田英樹、山口政光
    • Organizer
      第33回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場
    • Year and Date
      20121211-20121214
  • [Presentation] Cabezaノックダウンはショウジョウバエ成虫複眼の形態異常を誘導する2012

    • Author(s)
      島村真衣、東裕美子、笹山博司、徳田隆彦、中川正法、吉田英樹、山口政光
    • Organizer
      第33回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場
    • Year and Date
      20121211-20121214
  • [Presentation] ショウジョウバエMcm10と遺伝的相互作用する因子の網羅的探索2012

    • Author(s)
      多賀文乃、稲葉泰裕、須鎗理、山口政光
    • Organizer
      第33回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場
    • Year and Date
      20121211-20121214
  • [Presentation] A Drosophila Model for Function Analysis of Organic Carrier Partner 12012

    • Author(s)
      Nguyen Huu Tho, Masamitsu Yamaguchi, Hideki Yoshida, Seiji Miyata
    • Organizer
      第33回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場
    • Year and Date
      20121211-20121214
  • [Presentation] ショウジョウバエ精子形成過程におけるエビジェネティック制御因子Jumonji(Jarid2)の動態2012

    • Author(s)
      戸田成美、笹井信広、吉田英樹、井上喜博、山口政光
    • Organizer
      第33回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場
    • Year and Date
      20121211-20121214
  • [Presentation] ショウジョウバエ転写因子DREFを中心とした転写制御ネットワーク : DREFの標的としてのHippo経路関連遺伝子の同定2012

    • Author(s)
      藤原俊介、堀井健志、平塚賢、大川恭行、須山幹太、吉田英樹、山口政光
    • Organizer
      第33回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場
    • Year and Date
      20121211-20121214
  • [Presentation] dNF-YB Plays Dual Roles in Cell Death and Cell Differentiation of Drosophila Eye Developmental2012

    • Author(s)
      Ly Luong Linh, Tue Nguyen Trong, Osamu Suyari, Yasuhide Yoshioka, Hideki Yoshida, Masamitsu Yamaguchi
    • Organizer
      第33回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場
    • Year and Date
      20121211-20121214
  • [Presentation] ショウジョウバエDNAポリメラーゼαとヒストンメチル化酵素Pr-Set7の遺伝学的相互作用2012

    • Author(s)
      佐橋律子、須鎗理、山口政光
    • Organizer
      第33回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場
    • Year and Date
      20121211-20121214
  • [Presentation] mRNA新規小胞体標的化機構の分子メカニズムの解明2012

    • Author(s)
      梅河内隆成、臼井一馬、佐藤哲也、須山幹太、大川恭行、山口政光、吉田英樹
    • Organizer
      第33回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場
    • Year and Date
      20121211-20121214
  • [Presentation] 蛍光タンパク質を基盤とした小胞他標的化RNA可視化システムの構築2012

    • Author(s)
      越田大夢、山田百子、梅河内隆成、Krause Henry、山口政光、吉田英樹
    • Organizer
      第33回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場
    • Year and Date
      20121211-20121214
  • [Presentation] A role of LARP7 protein in Drosophila hematopoiesis in larval lymph gland2012

    • Author(s)
      Ozeki, T. and Inoue, Y. H.
    • Organizer
      第33回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      マリンメッセ福岡
    • Year and Date
      20121211-20121211
  • [Presentation] The RNA-binding protein LARP7 is localized on histone locus and is essential for its expression in Drosophila spermatocytes.2012

    • Author(s)
      Awane, R. and Inoue, Y. H.
    • Organizer
      第33回日本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      マリンメッセ福岡
    • Year and Date
      20121211-20121211
  • [Presentation] Orbit, a Drosophila ortholog of CLASP is required for centriole elongation in primary spermatocytes before meiotic division.2012

    • Author(s)
      Asano, Y., Ando, I., Kitazawa, D. and Inoue, Y. H.
    • Organizer
      第64回日本細胞生物学会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場
    • Year and Date
      20120530-20120530
  • [Presentation] DJ-1 and mitochondrial fusion/fission factors are required for formation of a large mitochondrial derivative in Drosophila spermatids.2012

    • Author(s)
      Matsuo, T., Oka, S., Ogata, T. and Inoue, Y. H.
    • Organizer
      第64回日本細胞生物学会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場
    • Year and Date
      20120530-20120530

URL: 

Published: 2014-07-24  

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