分裂期染色体の3D構築原理

• 研究領域: 染色体オーケストレーションシステム
• 研究課題/領域番号: 15H05971
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 平野 達也 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 主任研究員 (50212171)
• 研究分担者: 大杉 美穂 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (00332586)
• 研究期間 (年度): 2015-06-29 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 157,950千円 (直接経費: 121,500千円、間接経費: 36,450千円); 2019年度: 29,640千円 (直接経費: 22,800千円、間接経費: 6,840千円); 2018年度: 29,770千円 (直接経費: 22,900千円、間接経費: 6,870千円); 2017年度: 29,770千円 (直接経費: 22,900千円、間接経費: 6,870千円); 2016年度: 29,640千円 (直接経費: 22,800千円、間接経費: 6,840千円); 2015年度: 39,130千円 (直接経費: 30,100千円、間接経費: 9,030千円)
• キーワード: 染色体構築 / 細胞周期 / コンデンシン / 細胞生物学 / 生化学 / ゲノム / 染色体 / 細胞分裂

研究成果の概要

カエル卵抽出液とマウス精子核を組み合わせた新規の試験管内染色体構築系を確立した。この系を用いてヌクレオソームの形成をほぼ完全に抑制した条件下においても、コンデンシンIとIIに依存して分裂期染色体によく似た構造が構築されることを見出した。また、マウス受精卵を用いた実験系において、哺乳類特有の前核形成開始の遅延に関わる分子メカニズムを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

「ヌクレオソームを持たない分裂期染色体」の構築は、従来の教科書を書き換える画期的な発見として世界的に大きな評価を得た。この発見を可能にした新規実験系の確立にも大きな意義がある。

研究成果

• [雑誌論文] Molecular dynamics simulations of condensin-mediated mitotic chromosome assembly (2019)
  • 著者名/発表者名: Yuji Sakai, Tatsuya Hirano, Masashi Tachikawa
  • 雑誌名: Methods in Molecular Biology 巻: 2004 ページ: 319-334
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-9520-2_22
  • ISBN: 9781493995196, 9781493995202
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural basis of HEAT‐kleisin interactions in the human condensin I subcomplex (2019)
  • 著者名/発表者名: Hara Kodai、Kinoshita Kazuhisa、Migita Tomoko、Murakami Kei、Shimizu Kenichiro、Takeuchi Kozo、Hirano Tatsuya、Hashimoto Hiroshi
  • 雑誌名: EMBO reports 巻: - 号: 5
  • DOI: 10.15252/embr.201847183
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dynamic organization of mitotic chromosomes. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kazuhisa Kinoshita and Tatsuya Hirano
  • 雑誌名: Current Opinion in Cell Biology 巻: 46 ページ: 46-53
  • DOI: 10.1016/j.ceb.2017.01.006
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Overall shapes of the SMC-ScpAB complex are determined by balance between constraint and relaxation of its structural parts (2017)
  • 著者名/発表者名: Kamada K, Suetsugu M, Takada H, Miyata M, Hirano T
  • 雑誌名: Structure 巻: 25 号: 4 ページ: 603-16
  • DOI: 10.1016/j.str.2017.02.008
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Mitotic chromosome assembly despite nucleosome depletion in Xenopus egg extracts. (2017)
  • 著者名/発表者名: Shintomi K, Inoue F, Watanabe H, Ohsumi K, Ohsugi M, Hirano T.
  • 雑誌名: Science 巻: 356 号: 6344 ページ: 1284-1287
  • DOI: 10.1126/science.aam9702
  • 査読あり
• [雑誌論文] Capturing condensin in chromosomes (2017)
  • 著者名/発表者名: Hirano T.
  • 雑誌名: Nat Genet 巻: 49 号: 10 ページ: 1419-1420
  • DOI: 10.1038/ng.3962
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hot debate in hot springs: Report on the second international meeting on SMC proteins. (2017)
  • 著者名/発表者名: Hirano T, Nishiyama T, Shirahige K.
  • 雑誌名: Genes Cells. 巻: 22 号: 11 ページ: 934-938
  • DOI: 10.1111/gtc.12539
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mitotic Chromosome Assembly In Vitro: Functional Cross Talk between Nucleosomes and Condensins (2017)
  • 著者名/発表者名: Shintomi K, Hirano T.
  • 雑誌名: Cold Spring Harb Symp Quant Biol. 巻: - ページ: 033639-033639
  • DOI: 10.1101/sqb.2017.82.033639
  • 査読あり
• [雑誌論文] HEAT repeats - versatile arrays of amphiphilic helices working in crowded environments? (2016)
  • 著者名/発表者名: S.H. Yoshimura and T. Hirano
  • 雑誌名: J. Cell Sci. 巻: 129 号: 21 ページ: 3963-3970
  • DOI: 10.1242/jcs.185710
  • 査読あり
• [雑誌論文] The microtubule-binding and coiled-coil domains of Kid are required for turning off the polar ejection force at anaphase (2016)
  • 著者名/発表者名: Shou Soeda, Kaori Yamada-Nomoto, Miho Ohsugi
  • 雑誌名: Journal of Cell Science 巻: 129 号: 19 ページ: 3609-3619
  • DOI: 10.1242/jcs.189969
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Condensin-based chromosome organization from bacteria to vertebrates (2016)
  • 著者名/発表者名: Hirano, T.
  • 雑誌名: Cell 巻: 164 号: 5 ページ: 847-857
  • DOI: 10.1016/j.cell.2016.01.033
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Reconstitution of mitotic chromatids with a minimum set of purified factors (2015)
  • 著者名/発表者名: Keishi Shintomi, Tatsuro S. Takahashi, and Tatsuya Hirano
  • 雑誌名: Nature Cell Biology 巻: 17 号: 8 ページ: 1014-1023
  • DOI: 10.1038/ncb3187
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Balancing Acts of Two HEAT Subunits of Condensin I Support Dynamic Assembly of Chromosome Axes (2015)
  • 著者名/発表者名: Kazuhisa Kinoshita, Tetsuya J. Kobayashi and Tatsuya Hirano
  • 雑誌名: Developmental Cell 巻: 33 号: 1 ページ: 94-106
  • DOI: 10.1016/j.devcel.2015.01.034
  • 査読あり
• [学会発表] Condensin-based chromosome organization: new insights from in vitro assays (2019)
  • 著者名/発表者名: T. Hirano
  • 学会等名: ASCB | EMBO 2019 meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] The two faces of condensin I (2019)
  • 著者名/発表者名: T. Hirano
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] The two faces of condensin I (2019)
  • 著者名/発表者名: T. Hirano
  • 学会等名: EMBO Workshop on “SMC proteins”
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Making a chromosome from scratch: a powerful approach to dissecting mitotic functions of topoisomerase II alpha (2019)
  • 著者名/発表者名: K. Shintomi and T. Hirano
  • 学会等名: EMBO Workshop on "DNA topology and topoisomerase in genome dynamics"
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Making a chromosome from scratch: a powerful approach to dissecting mitotic functions of topoisomerase II alpha (2019)
  • 著者名/発表者名: K. Shintomi and T. Hirano
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Condensin-based chromosome organization: new insights from cell-free extracts (2019)
  • 著者名/発表者名: T. Hirano
  • 学会等名: Gordon Research Conference on “Chromosome Dynamics”
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 染色体再構成によって見えてきたトポⅡの役割 (2019)
  • 著者名/発表者名: 新冨圭史
  • 学会等名: 遺伝研研究会～クロマチン・細胞核の形成とダイナミクスによるゲノム制御
  • 招待講演
• [学会発表] Condensin-based chromosome organization (2018)
  • 著者名/発表者名: Hirano, T
  • 学会等名: Vienna Biocenter (Institutional seminar)
  • 招待講演
• [学会発表] Condensin-based chromosome organization (2018)
  • 著者名/発表者名: Hirano, T
  • 学会等名: EMBL (Institutional seminar)
  • 招待講演
• [学会発表] Condensin-based chromosome organization (2017)
  • 著者名/発表者名: Hirano, T
  • 学会等名: Keystone Symposium on “Genomic Instability and DNA Repair/DNA Replication and Recombination”
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Condensin-based chromosome organization (2017)
  • 著者名/発表者名: Hirano, T
  • 学会等名: Gordon Research Conference “Chromosome Dynamics”
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 学際的視点からみる染色体構築学の現状とこれから (2017)
  • 著者名/発表者名: 平野達也
  • 学会等名: ConBio2017
  • 招待講演
• [学会発表] Mitotic chromosome assembly in vitro: functional collaboration between condensins and nucleosomes (2017)
  • 著者名/発表者名: Shintomi, K. and Hirano, T.
  • 学会等名: The 82nd Cold Spring Harbor Symposium on Quantitative Biology
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Functional crosstalk between condensins and nucleosomes during mitotic chromosome assembly (2017)
  • 著者名/発表者名: Shintomi, K., Inoue, F., Watanabe, H., Ohsumi, K., Ohsugi, M. and Hirano, T.
  • 学会等名: The 2nd meeting on SMC proteins: chromosomal organizers from bacteria to human
  • 国際学会
• [学会発表] Mitotic chromosome assembly in vitro: functional collaboration between condensins and nucleosomes (2017)
  • 著者名/発表者名: Shintomi, K. and Hirano, T.
  • 学会等名: 2017年度生命科学系学会合同年次大会 (ConBio2017)
  • 招待講演
• [学会発表] 分裂期染色体構築におけるヌクレオソームの役割を再考する (2017)
  • 著者名/発表者名: 新冨圭史、井上玄志、渡邉大士、大隅圭太、大杉美穂、平野達也
  • 学会等名: 第35回染色体ワークショップ・第16回核ダイナミクス研究会
• [学会発表] 受精開始から前核形成までの時間短縮による発生異常 (2017)
  • 著者名/発表者名: 添田翔、大杉美穂
  • 学会等名: 第35回日本受精着床学会総会・学術講演会
  • 招待講演
• [学会発表] Nuclear scaling in mouse zygotes (2017)
  • 著者名/発表者名: 渡辺大士、大杉美穂
  • 学会等名: 2017年度生命科学系学会合同年次大会 (ConBio2017)
  • 招待講演
• [学会発表] Condensin-based chromosome organization (2017)
  • 著者名/発表者名: Hirano T
  • 学会等名: The Francis Crick Institute (Flagship Lecture)
  • 招待講演
• [学会発表] 分裂期染色体構築におけるヌクレオソームの役割 (2017)
  • 著者名/発表者名: 新冨圭史、井上玄志、大隅圭太、大杉美穂、平野達也
  • 学会等名: 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
• [学会発表] Reconstitution of mitotic chromatids in vitro (2016)
  • 著者名/発表者名: Hirano T
  • 学会等名: ASCB Annual Meeting, Special Interest Subgroup “Bottom-up Cell Biology”
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Condensin-based chromosome organization (2016)
  • 著者名/発表者名: Hirano T
  • 学会等名: CECB Symposium "Nuclear Structure, Genome Integrity and Cancer"
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Condensin-based chromosome organization (2016)
  • 著者名/発表者名: Hirano T
  • 学会等名: Workshop on the “Molecular and Physical Biology of Chromosomes”
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Condensin-based chromosome organization (2016)
  • 著者名/発表者名: Hirano T
  • 学会等名: Gordon Research Conference “Chromatin Structure and Function”
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] コンデンシンによる染色体構築の分子基盤 (2016)
  • 著者名/発表者名: 平野達也
  • 学会等名: 第89回日本生化学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] 分裂期染色体の構築原理：試験管内再構成系からのアプローチ (2016)
  • 著者名/発表者名: 平野達也
  • 学会等名: 北海道大学セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 染色体構築入門：コンデンシンの発見からその生体内機能まで (2016)
  • 著者名/発表者名: 平野達也
  • 学会等名: 北海道大学大学院・分子細胞生物学特論
  • 招待講演
• [学会発表] Pronuclear Size Scaling in Mouse Zygotes (2016)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, H, Ohsugi, M
  • 学会等名: The 10th 3R Symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Pronuclear Size Scaling in Mouse Zygotes (2016)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, H, Ohsugi, M
  • 学会等名: The 2016 ASCB annual meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 分裂期染色体の構築原理 (2015)
  • 著者名/発表者名: 平野達也
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会・第88回日本生化学会大会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-12-01
  • 招待講演
• [学会発表] 分裂期染色分体の試験管内再構成 (2015)
  • 著者名/発表者名: 平野達也
  • 学会等名: 第67回日本細胞生物学会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-06-30
  • 招待講演
• [備考] New info about how chromosomes form
  • URL: http://itaintmagic.riken.jp/science-lite/new-chromosomes-info/
• [備考] Making do with less
  • URL: http://www.riken.jp/en/research/rikenresearch/highlights/20170016/
• [備考] 分裂期染色体をつくるためにヌクレオソームは本当に必須なのか？
  • URL: http://first.lifesciencedb.jp/archives/16664
• [学会・シンポジウム開催] SMC Proteins: chromosomal organizers from bacteria to human (2017)