核内アクチン繊維形成のメカニズムと機能

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26650007
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 篠原 彰 大阪大学, たんぱく質研究所, 教授 (00252578)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: 減数分裂 / 染色体 / アクチン繊維 / 核膜

Outline of Annual Research Achievements

減数分裂期では相同染色体の対合を促進するため、染色体末端のテロメアが核膜に結合し、細胞質の細胞骨格の力により、染色体が運動することが知られているが、その詳細な分子メカニズムや生物学的な意味は不明な点が多い。本研究は減数分裂期の染色体運動を制御する細胞骨格と核膜に存在するタンパク質複合体の核膜局在の仕組みを明らかにすることを目的とした。
凍結した酵母細胞の電子顕微鏡解析の結果、細胞質に加えて、核内でアクチン繊維が減数分裂期特異的に観察できた。計時変化を解析したところ、減数分裂期特異的組換えや染色体追合が起きている時期での形成が確認できた。アクチン抗体を用いた免疫電子顕微鏡解析からもアクチン繊維であることを確認できた。この結果は、細胞質のみならず核内のアクチン繊維が染色体運動に関わる可能性を提示している。核内のアクチン繊維は細胞質の繊維構造と形の上では大差がない。核内での繊維の再構成モデルを作成したところ、繊維の末端が核膜まで到達していることが分かり，核膜にアクチン繊維形成の鍵分子があると考えている。染色体運動の鍵タンパク質であるMps3タンパク質の減数分裂期特異的、核膜局在の仕組みを明らかにするために、Mps3タンパク質の動態を解析した所、このタンパク質が翻訳後修飾を受け、それがリン酸化であることを明らかにした。また、２つのリン酸化酵素CDK(Cyclin-dependent protein kinase)とDDK(Dbf4-dependent kinase)が必要であることを見出した。さらに、Mps3のリン酸化部位として、核膜内膜、外膜の間のルーメン領域に存在するアミノ酸残基が同定でき、この部位に変異を導入すると、Mps3タンパク質の核膜局在が大きく低下することが分かった。減数分裂期特異的リン酸化により、その局在が制御されていることを明らかにできた。

Research Products

• [Int'l Joint Research] New York University(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: New York University
• [Int'l Joint Research] Chung Ang University(韓国)
  • Country Name: KOREA (REP. OF KOREA)
  • Counterpart Institution: Chung Ang University
• [Int'l Joint Research]
  • # of Other Countries: 2
• [Journal Article] The Paf1 Complex Shapes the Landscape of Double-strand Breaks along Meiotic Chromosomes in Saccharomyces cerevisiae (2016)
  • Author(s): Santosh, G. K., Patel, K.J., Colletti M.M., Sasanuma, H., Shinohara, M., Hochwagen, A., and A. Shinohara.
  • Journal Title: Genetics Volume: 202 Pages: 495-512
  • DOI: 10.1534/genetics. 115.177287
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Chromosome synapsis alleviates Mek1-dependent suppression of meiotic DNA repair. (2016)
  • Author(s): Subramanian, V.V., MacQueen, A. J., Vader, G., Shinohara, M., Borde, V., Shinohara, A. and A. Hochwagen,
  • Journal Title: Current Biology Volume: 14 Pages: e1002369
  • DOI: 10.1371/journal.pbio.1002369.
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Rad61/Wpl1(Wapl), a cohesin regulator, controls chromosome compaction during meiosis. (2016)
  • Author(s): Challa, KK., Lee, MS., Shinohara, M., Kim, K.m and A. Shinohara.
  • Journal Title: Nucleic Acids Research Volume: in press Pages: gkw034
  • DOI: 10.1093/nar/gkw034
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] DNA damage response clamp contributes to chromosomal assembly of ZMM-SIC pro-crossover factors during meiosis (2015)
  • Author(s): Shinohara, M, Hayashihara, K., Grubb, J.T., Bishop, D.K., and A. Shinohara.
  • Journal Title: J. Cell. Sci. Volume: 128 Pages: 1494-1506
  • DOI: 10.1242/jcs.161554
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] ATM and SIRT6/SNF2H mediate transient H2AX stabilization when DSBs form by blocking HUWE1 to allow efficient γH2AX foci formation. (2015)
  • Author(s): Atsumi, Y., Minakawa, Y., Ono, M., Dobashi, S., Snohe, K., Shinohara, A., Takeda, S., Takagi, M., Takamatsu, N., Nakagama, H., Teraoka, H., and K.-I. Yoshioka.
  • Journal Title: Cell Reports Volume: 13 Pages: 2728-2740
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2015.11.054.
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Prophase pathway for cleavage-independent removal of cohesin from chromosome arms during late prophase-I in meiosis. (2015)
  • Author(s): Challa, K., Shinohara, M. A. Shinohara.
  • Organizer: FAOBMB meeting
  • Place of Presentation: Hyderabad, India
  • Year and Date: 2015-11-27 – 2015-11-30
  • Invited
• [Presentation] Prophase pathway for cleavage-independent removal of cohesin from chromosome arms during late prophase-I in meiosis. (2015)
  • Author(s): Challa, K., Shinohara, M. A. Shinohara.
  • Organizer: International RecA and chromosome dynamics meeting
  • Place of Presentation: Taipei, Taiwan
  • Year and Date: 2015-09-16 – 2015-09-17
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Prophase pathway for cleavage-independent removal of cohesin from chromosome arms during late prophase-I in meiosis. (2015)
  • Author(s): Challa, K., Shinohara, M. A. Shinohara.
  • Organizer: EMBO workshop on meiosis
  • Place of Presentation: Oxford, UK
  • Year and Date: 2015-09-01 – 2015-09-05
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Prophase pathway for cleavage-independent removal of cohesin from chromosome arms during late prophase-I in meiosis. (2015)
  • Author(s): A. Shinohara
  • Organizer: Meiosis meeting in Spain
  • Place of Presentation: Salamanca, Spain
  • Year and Date: 2015-06-04 – 2015-06-06
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] 大阪大学蛋白質研究所ゲノム～染色体機能研究室ホームページ
  • URL: http://www.protein.osaka-u.ac.jp/genome/Shinohara-HP-index.html