Development of the experimental system in which nuclear envelope can be assembled around a biomolecule-coated bead in a living cell

• Project/Area Number: 25650073
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Cell biology
• Research Institution: National Institute of Information and Communications Technology
• Principal Investigator: KOBAYASHI Shouhei 独立行政法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所バイオICT研究室, 主任研究員 (40425765)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2014: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000); Fiscal Year 2013: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: 核膜 / DNAビーズ / BAF / autophagy / live CLEM / DNAセンサー / オートファジー回避 / 人工細胞核 / ビーズ

Outline of Final Research Achievements

This research aims to develop an experimental system in which nuclear envelope (NE) can be artificially assembled around a biomolecule-coated bead in a living cell. Live cell imaging-associated correlative light and electron microscopy of the beads coated with candidate molecules which are known to act as a seed of NE formation in the cell extract-based NE reconstitution experiments revealed that DNA-bound and BAF-bound beads can assemble nuclear envelope-like membranes around the beads in living cells. Further studies about the NE-like membranes formed around the DNA-coated beads revealed that BAF-mediated assembly of the NE-like membranes leads to exogenous DNA avoiding autophagy. Based on these results we conclude that our bead-mediated system can be used to induce and dissect the process of NE assembly in living cells.

Research Products

• [Journal Article] BAF is a cytosolic DNA sensor that leads to exogenous DNA avoiding autophagy. (2015)
  • Author(s): Kobayashi,S., Koujin, T., Kojidani, T., Osakada, H., Mori, C., Hiraoka, Y., Haraguchi, T.
  • Journal Title: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America Volume: 印刷中 Issue: 22 Pages: 7027-7032
  • DOI: 10.1073/pnas.1501235112
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Externally Controllable Molecular Communication Systems. (2014)
  • Author(s): Nakano, T., Kobayashi, S., Suda, T., Okaie, Y., Hiraoka, Y., Haraguchi, T.
  • Journal Title: IEEE Journal of Selected Areas in Communications Volume: 32 Pages: 2417-2431
  • DOI: 10.1145/2619955.2619971
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Recruitment of the autophagic machinery to endosomes during infection is mediated by ubiquitin (2013)
  • Author(s): Naonobu Fujita et al.
  • Journal Title: J. Cell Biol. Volume: 203 Issue: 1 Pages: 115-128
  • DOI: 10.1083/jcb.201304188
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Artificial induction of organelle formation in a living cell. (2013)
  • Author(s): Kobayashi, S.
  • Journal Title: Journal of the NICT Volume: 60 Pages: 41-44
  • NAID: 130008037059
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 細胞内小器官の改変、人工小器官の作成技術. (2013)
  • Author(s): 小林昇平
  • Journal Title: NICT季報 Volume: 59 Pages: 37-40
  • Peer Reviewed
• [Presentation] BAFによる外来DNAのオートファジー回避 (2014)
  • Author(s): 小林昇平、荒神尚子、糀谷知子、小坂田裕子、森 知栄、平岡 泰、原口徳子
  • Organizer: 第32回染色体ワークショップ
  • Place of Presentation: 安芸グランドホテル（広島県）
  • Year and Date: 2014-12-15 – 2014-12-17
• [Presentation] 細胞内導入人工ビーズで明らかになったクロマチン-核膜タンパク質相互作用の役割 (2014)
  • Author(s): 原口徳子、小林昇平、荒神尚子、小坂田裕子、糀谷知子、森 知栄、平岡 泰
  • Organizer: 第87回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館・グランドプリンスホテル京都（京都府）
  • Year and Date: 2014-10-18
• [Presentation] 核膜形成における核膜タンパク質とクロマチンの動的相互作用の役割 (2014)
  • Author(s): 原口 徳子、小林 昇平、荒神 尚子、小坂田 裕子、糀谷 知子、森 知栄、平岡 泰
  • Organizer: 第52回日本生物物理学会年会
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター(北海道)
  • Year and Date: 2014-09-26
• [Presentation] BAFによる外来物質のオートファジー回避 (2014)
  • Author(s): 小林昇平、荒神尚子、糀谷知子、小坂田裕子、森 知栄、平岡 泰、原口徳子
  • Organizer: 第六回光イメージング若手の会（光塾）
  • Place of Presentation: （独）情報通信研究機構未来ICT研究所（兵庫県）
  • Year and Date: 2014-09-06 – 2014-09-07
• [Presentation] BAF依存的な膜集合による外来DNAのオートファジー回避 (2014)
  • Author(s): 小林昇平、荒神尚子、糀谷知子、小坂田裕子、森 知栄、平岡 泰、原口徳子
  • Organizer: 第66回細胞生物学会年会
  • Place of Presentation: 奈良県新公会堂（奈良県）
  • Year and Date: 2014-06-11
• [Presentation] 微小核の形成・維持の仕組みの解析から明らかになった核膜の役割 (2014)
  • Author(s): 原口 徳子、荒神 尚子、小坂田 裕子、糀谷 知子、小林 昇平、舛本 寛、平岡 泰
  • Organizer: 第66回細胞生物学会年会
  • Place of Presentation: 奈良県新公会堂（奈良県）
  • Year and Date: 2014-06-11
• [Presentation] BAF依存的な核膜集合は外来DNAへのオートファジー集合を回避する. (2013)
  • Author(s): 小林昇平、糀谷知子、小坂田裕子、森 知栄、荒神尚子、平岡 泰、原口徳子.
  • Organizer: 第36回分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場（兵庫県）
• [Presentation] 核膜形成に対するクロマチン－核膜タンパク質相互作用の役割. (2013)
  • Author(s): 原口徳子、小林昇平、荒神尚子、小坂田裕子、糀谷知子、森 知栄、平岡 泰.
  • Organizer: 第36回分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場（兵庫県）
  • Invited
• [Presentation] BAF依存的なDNAビーズのオートファジー回避. (2013)
  • Author(s): 小林昇平、糀谷知子、小坂田裕子、森 知栄、荒神尚子、平岡 泰、原口徳子.
  • Organizer: 若手イメージング研究会
  • Place of Presentation: 東京理科大学（千葉県）
• [Book] 生体模倣技術と新材料・新製品開発への応用（第三章 第一節 生細胞が行う分子通信のメカニズムとその産業応用への期待） (2014)
  • Author(s): 小林昇平
  • Total Pages: 702
  • Publisher: 株式会社 技術情報協会
• [Remarks] 外から来たDNAの細胞内侵入を感知するDNAセンサーを発見
  • URL: http://www.nict.go.jp/press/2015/05/19-1.html