Molecular basis of nuclear structures regulated by nuclear pore complex proteins

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26440098
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 淺川 東彦 大阪大学, 生命機能研究科, 准教授 (70399533)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 核膜 / 核膜孔複合体 / 核構造 / 分裂酵母

Outline of Annual Research Achievements

染色体の転写抑制や核内配向の保持のために核膜タンパク質と染色体タンパク質の相互作用が重要であると考えられている。分裂酵母の核膜孔複合体タンパク質（ヌクレオポリン）のひとつであるNup132の遺伝子破壊株では核膜孔複合体（NPC）が核膜上でクラスター化することから、Nup132が核構造の形成や維持に関与することが示唆されるが、その分子機構は不明である。本研究では今までに、Nup132とそのパラログと考えられているNup131を中心に分裂酵母のヌクレオポリンのプロテオミクス解析をおこなうとともに、免疫電子顕微鏡によって核膜孔における局在を明らかにし、分裂酵母が従来モデルと比べて特異的なNPCの構造をもつことを明らかにした。本年度は、様々な部分欠損型のNup132やNup131の発現させ、局在に必要なペプチド領域を同定した。また特定のヌクレオポリンを遺伝的に改変しNPCの構造を変化させると他のヌクレオポリンの局在が変化し、分裂酵母細胞の生育に欠損をもたらすことを明らかにした。また、NPC以外の核内膜タンパク質にも注目し、分裂酵母のLem2, Man1の解析をおこなった。Lem2, Man1は酵母からヒトまでの真核生物で保存されているLEMドメインタンパク質であり、2つの膜貫通ドメインを持っている。免疫電子顕微鏡解析の結果、Lem2とMan1は細胞内ではN末およびC末が核質側に局在するように核膜内膜に局在化していた。遺伝子破壊株の表現型を解析した結果、Lem2が染色体の安定保持やセントロメア領域のヘテロクロマチン化に必要であることがわかった。また、核内構造を生細胞で可視化し解析するための新規蛍光プローブの開発をおこない、ヒストンH4のモノメチル化された20番目のリシン残基（H4K20me1）を生細胞で可視化することに成功した。また、分裂酵母の核構造についての総説を共著で執筆し、NPCと核内構造の関係についての知見を記述した。

Research Products

• [Journal Article] Spatial organization of the Schizosaccharomyces pombe genome within the nucleus. (2017)
  • Author(s): Matsuda A, Asakawa H, Haraguchi T, Hiraoka Y
  • Journal Title: Yeast Volume: 34 Pages: 55-66
  • DOI: 10.1002/yea.3217.
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] A genetically encoded probe for live-cell imaging of H4K20 monomethylation. (2016)
  • Author(s): Sato Y, Kujirai T, Arai R, Asakawa H, Ohtsuki C, Horikoshi N, Yamagata K, Ueda J, Nagase T, Haraguchi T, Hiraoka Y, Kimura A, Kurumizaka H, Kimura H
  • Journal Title: J. Mol. Biol. Volume: 428 Pages: 3885-3902
  • DOI: 10.1016/j.jmb.2016.08.010
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Inner nuclear membrane protein Lem2 augments heterochromatin formation in response to nutritional conditions. (2016)
  • Author(s): Tange Y, Chikashige Y, Takahata S, Kawakami K, Higashi M, Mori C, Kojidani T, Hirano Y, Asakawa H, Murakami Y, Haraguchi T, Hiraoka Y
  • Journal Title: Genes Cells. Volume: 21 Pages: 812-832
  • DOI: 10.1111/gtc.12385
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 分裂酵母核膜内膜タンパク質Bqt4はLem2と相互作用し、細胞内局在を調整する (2017)
  • Author(s): 衣笠泰葉, 平野泰弘, 淺川東彦, 近重裕次, 原口徳子, 平岡 泰
  • Organizer: 第34回染色体ワークショップ第15回核ダイナミクス研究会
  • Place of Presentation: かずさアカデミアホール（千葉県・木更津市）
  • Year and Date: 2017-01-11 – 2017-01-13
• [Presentation] 分裂酵母に特異的な核膜孔複合体の構造 (2017)
  • Author(s): 淺川東彦、糀谷知子、小坂田裕子、大槻千鶴、長尾恒治、小布施力史、岩本政明、平岡 泰、原口徳子
  • Organizer: 第34回染色体ワークショップ第15回核ダイナミクス研究会
  • Place of Presentation: かずさアカデミアホール（千葉県・木更津市）
  • Year and Date: 2017-01-11 – 2017-01-13
• [Presentation] 生細胞プローブH4K20me1-mintbodyの細胞内標的特異性の検討 (2016)
  • Author(s): 佐藤優子, 淺川東彦, 大槻千鶴, 原口徳子, 平岡 泰, 木村 宏
  • Organizer: 第39回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2016-11-30 – 2016-12-02
• [Presentation] 分裂酵母核膜内膜タンパク質Bqt4はLem2と相互作用し、細胞内局在を調整する (2016)
  • Author(s): 衣笠泰葉, 平野泰弘, 淺川東彦, 近重裕次, 原口徳子, 平岡 泰
  • Organizer: 第39回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2016-11-30 – 2016-12-02
• [Presentation] Localization of inner nuclear membrane protein Lem2 is regulated by a telomere-anchoring protein Bqt4 in fission yeast. (2016)
  • Author(s): Kinugasa Y, Hirano Y, Asakawa H, Chikashige Y, Haraguchi T, Hiraoka Y.
  • Organizer: 14th International Congress on Yeasts.
  • Place of Presentation: 淡路夢舞台国際会議場（兵庫県・淡路市）
  • Year and Date: 2016-09-11 – 2016-09-15
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 分裂酵母に特異的な核膜孔複合体の構造 (2016)
  • Author(s): 淺川東彦、糀谷知子、小坂田裕子、大槻千鶴、長尾恒治、小布施力史、岩本政明、平岡 泰、原口徳子
  • Organizer: 第49回酵母遺伝学フォーラム研究報告会
  • Place of Presentation: シーサイドホテル舞子ビラ（兵庫県・神戸市）
  • Year and Date: 2016-07-07 – 2016-07-09
• [Book] Fission yeast: a laboratory manual. (Hagan I, Carr AM, Grallert A, Nurse P., ed.) "Microscopic Observation of Living Cells Stained with Fluorescent Probes." (2016)
  • Author(s): Asakawa H, Ding D-Q, Haraguchi T, Hiraoka Y.
  • Total Pages: 487 (230-235)
  • Publisher: Cold Spring Harbor Laboratory Press
• [Remarks] 大阪大学大学院生命機能研究科 細胞核ダイナミクス研究室ホームページ
  • URL: http://www.fbs.osaka-u.ac.jp/jpn/general/lab/07/
• [Remarks] 大阪大学大学院生命機能研究科 平岡研究室ホームページ
  • URL: http://www.fbs.osaka-u.ac.jp/labs/hiraoka/index.html