• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

分裂期染色体のモダリティ

計画研究

研究領域DNAの物性から理解するゲノムモダリティ
研究課題/領域番号 20H05938
研究種目

学術変革領域研究(A)

配分区分補助金
審査区分 学術変革領域研究区分(Ⅲ)
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)

研究期間 (年度) 2020-11-19 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
134,940千円 (直接経費: 103,800千円、間接経費: 31,140千円)
2024年度: 28,600千円 (直接経費: 22,000千円、間接経費: 6,600千円)
2023年度: 28,600千円 (直接経費: 22,000千円、間接経費: 6,600千円)
2022年度: 28,600千円 (直接経費: 22,000千円、間接経費: 6,600千円)
2021年度: 27,040千円 (直接経費: 20,800千円、間接経費: 6,240千円)
2020年度: 22,100千円 (直接経費: 17,000千円、間接経費: 5,100千円)
キーワード細胞生物学 / 生化学 / 染色体 / 細胞周期 / 細胞分裂 / コンデンシン
研究開始時の研究の概要

染色体は、生命の設計図・ゲノムDNAの担体として、生命の活動と進化を支えている。細胞分裂期の染色体構築は、複製した遺伝情報を2つの娘細胞に分配するために必須な準備過程である。本研究では、この過程の主役である「コンデンシン」と呼ばれるタンパク質複合体が、どのような分子メカニズムを通して染色体構築を制御しているかという本質的な問題を明らかにする。

研究実績の概要

(1)染色体構築におけるループ押出し活性の貢献を明らかにする:コンデンシンIのループ押出しアッセイにおいてトポイソメラーゼIIを共存させたときに起こるDNAトポロジー変化の解析を開始した(領域代表・西山との共同研究)。興味深いことに、トポイソメラーゼIIはコンデンシンIによって形成されるループに結び目(knots)を導入し、よりコンパクトな構造に変換することを見出した。
(2)DNA超らせん化活性とループ押出し活性との関係を明らかにする:組換え型コンデンシンI複合体を用いてDNA超らせん化活性を測定する努力を続けているが、現時点ではいくつかの技術的問題に直面している。
(3)コンデンシン機能におけるHEATリピートと天然変性領域の役割を明らかにする:カエル卵抽出液を用いた実験により、CAP-D3 C-tailの欠失型変異(201アミノ酸欠失)がコンデンシンII による染色体構築を顕著に促進させることを見出し、論文として発表した。さらに、CAP-H N-tailの欠失型変異がコンデンシンI による染色体構築を促進するというデータも別報で発表することができた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

(1)一分子アッセイを用いて、コンデンシンIとトポイソメラーゼIIの機能的協調作用を問うことに初めて挑戦し、興味深い結果を得ている。
(2)組換え型コンデンシンI複合体を用いてDNA超らせん化活性を検出することについては、さらなる条件検討が必要である。
(3)2つのコンデンシン複合体の天然変性領域による制御機構について2報の論文を発表できたことは高く評価したい。

今後の研究の推進方策

(1)染色体構築におけるループ押出し活性の貢献を明らかにする:コンデンシンIとトポイソメラーゼIIを組み合わせた一分子アッセイをさらに洗練することにより、これら2つの染色体構築タンパク質が一分子レベルでどのように協調して働くかを検討する。また、野生型と変異型コンデンシンIIのループ押出し活性を測定し、それぞれに対応するコンデンシンIのループ押出し活性と比較する。
(2)DNA超らせん化活性とループ押出し活性との関係を明らかにする:現在直面している技術的問題を解決することを優先させる。その後、Cdk1によるリン酸化反応の最適条件を見出すとともに、リン酸化がコンデンシンIの活性(DNA超らせん化活性とループ押出し活性)に与える影響を検討する。
(3)コンデンシン機能におけるHEATリピートと天然変性領域の役割を明らかにする:より短い領域を失った欠失型変異とより狭い領域の非リン酸化型変異を組み合わせることにより、CAP-D3 C-tailによるコンデンシンII活性の抑制メカニズムの詳細を検討す

報告書

(3件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 3件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 3件、 招待講演 9件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] University of California, Berkeley(米国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Monitering the compaction of single DNA molecules in Xenopus egg extract in real time2023

    • 著者名/発表者名
      M. Sun, H. Amiri, A. B. Tong, K. Shintomi, T. Hirano, C. Bustamante, and R. Heald.
    • 雑誌名

      Proc. Natl. Acad. Sci. USA.

      巻: 120 号: 12

    • DOI

      10.1073/pnas.2221309120

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Cell cycle-specific loading of condensin I is regulated by the N-terminal tail of its kleisin subunit2022

    • 著者名/発表者名
      S. Tane, K. Shintomi, K. Kinoshita, Y. Tsubota, M. M. Yoshida, T. Nishiyama, and T. Hirano
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 11 ページ: 1-23

    • DOI

      10.7554/elife.84694

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Molecular dissection of condensin II-mediated chromosome assembly using in vitro assays2022

    • 著者名/発表者名
      M. M. Yoshida, K. Kinoshita, Y. Aizawa, S. Tane, D. Yamashita, K. Shintomi, and T. Hirano
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 11

    • DOI

      10.7554/elife.78984

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Cell cycle-specific phase separation regulated by protein charge blockiness2022

    • 著者名/発表者名
      Yamazaki H、Takagi M、Kosako H、Hirano T、Yoshimura SH.
    • 雑誌名

      Nature Cell Biology

      巻: - 号: 5 ページ: 625-632

    • DOI

      10.1038/s41556-022-00903-1

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A loop extrusion-independent mechanism contributes to condensin I-mediated chromosome shaping2022

    • 著者名/発表者名
      Kinoshita Kazuhisa、Tsubota Yuko、Tane Shoji、Aizawa Yuuki、Sakata Ryota、Takeuchi Kozo、Shintomi Keishi、Nishiyama Tomoko、Hirano Tatsuya
    • 雑誌名

      Journal of Cell Biology

      巻: 221 号: 3

    • DOI

      10.1083/jcb.202109016

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Guiding functions of the C-terminal domain of topoisomerase IIα advance mitotic chromosome assembly2021

    • 著者名/発表者名
      Keishi Shintomi and Tatsuya Hirano
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: - 号: 1 ページ: 2917-2917

    • DOI

      10.1038/s41467-021-23205-w

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Genome Building without TADs (in mitosis)2023

    • 著者名/発表者名
      T. Hirano
    • 学会等名
      Mini-symposium on “Genome Building from TADs”
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Comparative molecular dissection of condensins I and II2022

    • 著者名/発表者名
      T. Hirano
    • 学会等名
      The 3rd Meeting on “Genome Modality”
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Mitotic genome folding by topoisomerase II and condensins2022

    • 著者名/発表者名
      T. Hirano
    • 学会等名
      The 125th International Titisee Conference on “Genome folding: physics and function”
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Condensins: what we know and what we don’t know2022

    • 著者名/発表者名
      T. Hirano
    • 学会等名
      Biochemical Society Meeting on “Genome organization by SMC complexes”
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Modality of mitotic chromosomes2022

    • 著者名/発表者名
      T. Hirano
    • 学会等名
      The 74th Annual Meeting of the Japan Society for Cell Biology
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Modality of mitotic chromosomes2021

    • 著者名/発表者名
      T. Hirano
    • 学会等名
      The 44th Annual Meeting of the Molecular Biology Society of Japan (Virtual)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] A loop extrusion-independent mechanism contrivutes to chromosome shaping2021

    • 著者名/発表者名
      T. Hirano
    • 学会等名
      The second meeting on "Genome Modality" (Virtual)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] DNA topology in mitotic chromosome assembly and shaping2021

    • 著者名/発表者名
      T. Hirano
    • 学会等名
      EMBO Workshop on "DNA topology in genomic transactions" (Virtual)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Unexpected functional crosstalk between topoisomerase II and a linker histone2020

    • 著者名/発表者名
      T. Hirano
    • 学会等名
      121st International Titisee Conference (Virtual)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] Uncovering the secrets of how chromosomes assemble

    • URL

      https://www.riken.jp/en/news_pubs/research_news/rr/20230413_1/index.html

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

URL: 

公開日: 2020-11-24   更新日: 2024-06-24  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi