中心体複製開始点の分子基盤の解明

• 研究課題/領域番号: 14J07468
• 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: 細胞生物学
• 研究機関: 国立遺伝学研究所
• 研究代表者: 太田 緑 国立遺伝学研究所, 分子遺伝研究系, 特別研究員(PD)
• 研究期間 (年度): 2014-04-25 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 中心体 / Polo like kinase 4 / STIL / HsSAS-6 / 中心小体 / 細胞分裂 / ヒト培養細胞 / 線虫 / 中心体複製 / Plk4 / Polo-like kinase 4 / 細胞生物学

研究実績の概要

本研究は中心体複製開始点における分子基盤の解明を目的とする。中心体は1対の母・娘中心小体から構成され、細胞周期に1度、1コピーのみ複製する。この厳密な複製制御によって1細胞に１中心体となるよう数が保たれている。本研究では複製初期に機能を持つPolo-likeキナーゼ4(Plk4)、STIL、HsSAS-6の3因子に注目し、ヒト培養細胞を用いて解析した。 また、当該年度の後半は米国カリフォルニアサンディエゴ校にて、線虫（Caenorhabditis elegans）を用いて解析を進めた。
昨年度までに、中心体の複製開始時にPlk4の中心体局在が１点に限局化されること、その制御には複製前駆体の構成因子であるSTILおよびHsSAS-6が関与することを明らかにした。さらにSTILのC末端にある生物種間で保存された領域(TIM領域)が、Plk4の限局化を制御する可能性を示唆してきた。今年度は生化学的な手法により、精製した組換えタンパク質STILのTIM領域が、Plk4を直接制御し、活性化することを見出した。これら一連の発見により、中心体の複製前駆体因子であるSTILが、Plk4によりリン酸化されて前駆体構造を構築するとともに、Plk4自体の活性も制御することで、中心体のコピー数を限定することを明らかにした。
当該年度後半は、ヒト培養細胞の解析で明らかにした分子機構の進化的な保存性を調べるため、線虫を用いて解析を進めた。中心体複製に関わる主要な因子は生物種間において保存されており、ZYG-1キナーゼ、SAS-5、SAS-6はPlk4、STIL、HsSAS-6の線虫ホモログとして知られる。これら因子の分子間相互作用やZYG-1の活性化機構を調べるため、遺伝学的解析と生化学的な解析を進めた。これまでの遺伝学的解析からSAS-5のC末端にもZYG-1を活性化する機能を持つことが示唆されている。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] カリフォルニア大学サンディエゴ校(米国)
• [雑誌論文] How centrioles acquire the ability to reproduce. (2017)
  • 著者名/発表者名: Midori Ohta, Arshad Desai, Karen Oegema
  • 雑誌名: Elife 巻: 6
  • DOI: 10.7554/elife.25358
  • オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] CDK1 prevents unscheduled PLK4-STIL complex 1 assembly in centriole biogenesis (2016)
  • 著者名/発表者名: Sihem Zitouni, Maria E. Francia, Filipe Leal, Susana Montenegro Gouveia, Catarina Nabais, Paulo Duarte, Samuel Gilberto, Daniela Brito, Tyler Moyer, Steffi Kandels-Lewis, Midori Ohta, Daiju Kitagawa, Andrew J. Holland, Eric Karsenti, Thierry Lorca, Mariana Lince-Faria, Monica Bettencourt-Dias
  • 雑誌名: Current Biology 巻: Vol. 26 号: 9 ページ: 1127-1137
  • DOI: 10.1016/j.cub.2016.03.055
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Cell Cycle Control of Spindle Pole Body Duplication and Splitting by Sfi1 and Cdc31 in fission yeast (2015)
  • 著者名/発表者名: Imene B. Bouhlel*, Midori Ohta*, Adeline Mayeux*, Nicole Bordes, Florent Dingli, Jerome Boulanger, Guilhem Velve Casquillas, Damarys Loew, Phong T. Tran, Masamitsu Sato and Anne Paoletti (*: contributed equally)
  • 雑誌名: Journal of Cell Science 巻: 128 ページ: 1481-1493
  • DOI: 10.1242/jcs.159657
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Direct interaction of Plk4 with STIL ensures formation of a single procentriole per parental centriole, Nature Communications (2014)
  • 著者名/発表者名: Midori Ohta, Tomoko Ashikawa, Yuka Nozaki, Hiroko Kozuka-Hata, Hidemasa Goto, Masaki Inagaki, Masaaki Oyama and Daiju Kitagawa
  • 雑誌名: Nature communications 巻: 5:5267 号: 1 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1038/ncomms6267
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] The molecular basis ensuring the formation of a single procentriole per parental centriole (2015)
  • 著者名/発表者名: Midori Ohta, Tomoko Ashikawa, Yuka Nozaki, Hiroko Kozuka-Hata, Hidemasa Goto, Masaki Inagaki, Masaaki Oyama, Akatsuki Kimura and Daiju Kitagawa
  • 学会等名: 31st Ernst Klenk Symposium in Molecular Medicine
  • 発表場所: ケルン
  • 年月日: 2015-09-27
  • 国際学会
• [学会発表] 中心体の複製を1コピーに保障する分子機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 太田緑、秦裕子、尾山大明、後藤英仁、稲垣昌樹、木村暁、北川大樹
  • 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
• [学会発表] 中心体の複製起点を1カ所に限定する分子機構の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 太田緑、 秦裕子、 後藤英仁、 稲垣昌樹、 尾山大明、 北川大樹
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会
  • 発表場所: 横浜、パシフィコ横浜
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [学会発表] Formation of Plk4-STIL complex promotes the assembly of procentriole at one site per parental centriole (2014)
  • 著者名/発表者名: Midori Ohta, Tomoko Ashikawa, Yuka Nozaki, Hiroko Kozuka-Hata, Masaaki Oyama and Daiju Kitagawa
  • 学会等名: EMBO Conference Centrosome and Spindle pole bodies
  • 発表場所: ポルトガル、リスボン、Gulbenkian研究所
  • 年月日: 2014-09-30 – 2014-10-03