ヒストンH3リン酸化の可視化による染色体構造構築メカニズムの解明

• Project/Area Number: 06J09144
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Morphology/Structure
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 栗原 大輔 Osaka University, 大学院・工学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2006 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000); Fiscal Year 2008: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2007: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2006: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: ヒストンH3リン酸化 / 染色体 / Auroraキナーゼ

Research Abstract

本研究ではヒストンH3リン酸化の可視化により、染色体構造構築メカニズムの解明を目指したが、平成20年度は植物におけるヒストンH3 Thr3をリン酸化するHaspinのシロイヌナズナホモログの細胞分裂期における機能解析、またヒストンH3 Ser10およびSer28をリン酸化するAtAUR3について植物体における機能解析を行った。
昨年度までにAtHaspinがvitroにおいてH3 Thr3およびThr11をリン酸化することを明らかにしていたが、タバコ培養細胞BY-2において、AtHaspinを過剰発現したところ、分裂期にH3 Thr3のリン酸化パターンがより広がることが明らかになった。このことはAtHaspinが少なくとも細胞内においてもH3 Thr3をリン酸化することを示唆している。
またAtAUR3の機能を明らかにするために、RNAi法を用いてAtAUR3を発現抑制したシロイヌナズナ形質転換体を確立し解析したところ、野生型と比べて根の伸長速度が遅くなっていた。また根の細胞を顕微鏡観察したところ、細胞分布が野生型とは異なっていた。また、AtAUR3は胚においても発現が見られることが予想されたため、胚において染色体が可視化できるH2B-tdTomato形質転換体を構築し、Auroraキナーゼ阻害剤によってAtAUR3を機能阻害したところ、全ての染色体が正常に赤道面に整列する前に染色体が分離するという染色体分離異常が認められた。
このように本研究では、遺伝情報を均等に分配するという,生命の根幹をなす過程である細胞分裂において重要な染色体動態に、ヒストンH3をリン酸化するAtAUR3およびAtHaspinが植物において重要な役割を担っていることを明らかにした。

Research Products

• [Journal Article] Live cell imaging reveals plant aurora kinase has dual roles during mitosis (2008)
  • Author(s): Kurihara, D., Matsunaga, S., Uchiyama, S., Fukui K.
  • Journal Title: Plant and Cell Physiology 49 Pages: 1256-1261
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The Arabidopsis SDG4 contributes to the regulation of pollen tube growth by methylation of histone H3 lysines 4 and 36 in mature pollen. (2008)
  • Author(s): Cartagena JA, Matsunaga S, Seki M, Kurihara D, Yokoyama M, Shinozaki K, Fujimoto S, Azumi Y, Uchiyama S, Fukui K.
  • Journal Title: Developmental Biology (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Visualization of mitotic HeLa cells by advanced polarized light microscopy. (2007)
  • Author(s): Morimoto, A., Matsunaga, S., Kurihara, D., Fukui, K.
  • Journal Title: Micron (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] PHB2 protects sister-chromatid cohesion in mitosis. (2007)
  • Author(s): Takata, H., Matsunaga, S., Morimoto, A., Ma, N., Kurihara, D., Ono-Maniwa, R., Nakagawa, M., Azuma, T., Uchiyama, S., and Fukui K.
  • Journal Title: Current Biology 17 Pages: 1356-1361
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Characterization of a splicing variant of plant aurora kinase. (2007)
  • Author(s): Kurihara, D., Kawabe, A., Matsunaga, S., Nakagawa, K., Fujimoto, S., Uchiyama, S., Fukui, K
  • Journal Title: Plant and Cell Physiology 48 Pages: 369-374
• [Journal Article] Aurora kinase is required for chromosome segregation in tobacco BY-2 cells. (2006)
  • Author(s): Kurihara, D., Matsunaga, S., Kawabe, A., Fujimoto, S., Noda, M., Uchiyama, S., Fukui, K.
  • Journal Title: The Plant Journal 48 Pages: 572-580
• [Journal Article] 植物におけるヒストン翻訳後修飾の幕開け (2006)
  • Author(s): 松永幸大, 栗原大輔, 中園幹生
  • Journal Title: 化学と生物 44 Pages: 798-799
• [Presentation] 動原体に局在するオーロラキナーゼのイメージング解析 (2009)
  • Author(s): 松永幸大, 栗原大輔, 池田虎三, 大村知広, 内山進, 福井希一
  • Organizer: 第50回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学東山キャンパス
• [Presentation] 体細胞分裂における Aurora キナーゼの機能解析 (2008)
  • Author(s): 栗原大輔
  • Organizer: 特定領域研究「植物メリステム」若手ワークショップ
  • Place of Presentation: 奈良県社会教育センターかつらぎ
• [Presentation] Functional analysis of plant Aurora kinase during mitosis (2008)
  • Author(s): Kurihara, D., Uchiyama, S., Matsunaga, S., Fukui, K.
  • Organizer: The 3rd Asian Chromosome Colloquium 2008
  • Place of Presentation: Osaka University
• [Presentation] Characterization of a splicing variant of plant Aurora kinase (2008)
  • Author(s): Kurihara, D., Kawabe, A., Kawabe, A., Fujimoto, S., Uchiyama, S., Matsunaga, S, and Fukui, K
  • Organizer: The 1st International Global COE symposium on Global Education and Bio-Environmental Chemistry (GCOEBEC-1)
  • Place of Presentation: Hotel Hankyu Expo Park, Osaka, JAPAN
• [Presentation] 植物Auroraキナーゼ阻害による体細胞分裂の染色体動態変化 (2008)
  • Author(s): 松永幸大, 栗原大輔, 内山進, 福井希一
  • Organizer: 第49回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター
• [Presentation] 動原体可視化によるオーロラキナーゼの機能解析 (2007)
  • Author(s): 松永幸大, 栗原大輔, 内山進, 福井希一
  • Organizer: 日本植物形態学会第19回大会
  • Place of Presentation: 東京理科大学・野田キャンパス
  • Year and Date: 2007-09-06
• [Presentation] 植物においてヒストンH3をリン酸化するAuroraキナーゼ (2007)
  • Author(s): 栗原大輔, 野田勝紀, 河邊昭, 藤本聡, 内山進, 松永幸大, 福井希一
  • Organizer: 第1回日本エピジェネティクス研究会年会
  • Place of Presentation: 大阪大学吹田キャンパス・コンベンションセンター
• [Presentation] Aurora kinases is required for chromosome segregation in tobacco BY-2 cells (2007)
  • Author(s): Kurihara, D., Noda, M., Kawabe, A., Fujimoto, S., Uchiyama, S., Matsunaga, S. and Fukui, K
  • Organizer: 16th International Chromosome Conference
  • Place of Presentation: Congrex Holland B. V., Amsterdam, The Netherlands
• [Presentation] 植物Auroraキナーゼの染色体動態における機能解析 (2007)
  • Author(s): 松永幸大, 栗原大輔, 内山進, 福井希一
  • Organizer: 日本植物学会第71回大会
  • Place of Presentation: 東京理科大学・野田キャンパス
• [Presentation] 植物において染色体分離を制御するAuroraキナーゼ (2007)
  • Author(s): 栗原大輔, 野田勝紀, 河邊昭, 藤本聡, 内山進, 松永幸大, 福井希一
  • Organizer: 日本遺伝学会第79回大会
  • Place of Presentation: 岡山大学理学部・津島キャンパス
• [Presentation] 可視化技術による植物Auroraキナーゼの機能解析 (2007)
  • Author(s): 栗原大輔, 内山進, 松永幸大, 福井希一
  • Organizer: 第30回日本分子生物学会年会・第80回日本生化学会大会 合同大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜・ヨコハマグランドインターコンチネンタルホテル
• [Remarks] Annual Report of Osaka University
  • URL: http://www.osaka-u.ac.jp/eng/research/annualreport/vol8/list/08.html