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

• 研究課題/領域番号: 06J09144
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 形態・構造
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 栗原 大輔 大阪大学, 大学院・工学研究科, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2008
• 研究課題ステータス: 完了 (2008年度)
• 配分額: 2,800千円 (直接経費: 2,800千円); 2008年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2007年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2006年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
• キーワード: ヒストンH3リン酸化 / 染色体 / Auroraキナーゼ

研究概要

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。

研究成果

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