細胞核が細胞中央へ配置する機構の研究

• 研究課題/領域番号: 15H04372
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 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: 木村 暁 国立遺伝学研究所, 構造遺伝学研究センター, 教授 (10365447)
• 連携研究者: 合田 真 浜松医科大学, 光尖端医学教育研究センター, 研究技術職員 (70442960)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円); 2017年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2016年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2015年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
• キーワード: 細胞核 / 線虫 / 微小管 / 力 / 細胞骨格 / 棘皮動物（ウニ）

研究成果の概要

細胞核はほとんどの細胞で細胞中央に配置する。しかしながら核が中央に配置する機構は未だに議論が別れている。本研究課題で、報告者は細胞骨格である微小管が細胞質全体において引っ張られることにより細胞核が細胞中央に移動する「細胞質引きモデル」を支持する知見を得ることに成功した。メカニズムの理解をさらに進めるために、生きたままの細胞内で細胞核を移動させるのに必要な力を測定することにも成功している。これらの知見により細胞核が細胞中央へ配置する機構の理解は大きく進展した。

研究成果

• [国際共同研究] Marine Biological Laboratory(米国)
• [国際共同研究] キュリー研究所(フランス)
• [国際共同研究] EMBL(ドイツ)
• [国際共同研究] ウッズホール海洋生物学研究所(米国)
• [国際共同研究] ジャック・モノー研究所(フランス)
• [国際共同研究] ウッズホール海洋生物学研究所(米国)
• [雑誌論文] Tumor suppressor APC is an attenuator of spindle-pulling forces duringC. elegansasymmetric cell division (2018)
  • 著者名/発表者名: Sugioka Kenji、Fielmich Lars-Eric、Mizumoto Kota、Bowerman Bruce、van den Heuvel Sander、Kimura Akatsuki、Sawa Hitoshi
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 115 号: 5
  • DOI: 10.1073/pnas.1712052115
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] An asymmetric attraction model for the diversity and robustness of cell arrangement in nematodes (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Kazunori、Kimura Akatsuki
  • 雑誌名: Development 巻: 144 号: 23 ページ: 4437-4449
  • DOI: 10.1242/dev.154609
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Reduction in chromosome mobility accompanies nuclear organization during early embryogenesis in Caenorhabditis elegans (2017)
  • 著者名/発表者名: Arai Ritsuko、Sugawara Takeshi、Sato Yuko、Minakuchi Yohei、Toyoda Atsushi、Nabeshima Kentaro、Kimura Hiroshi、Kimura Akatsuki
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 3631-3631
  • DOI: 10.1038/s41598-017-03483-5
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Physical properties of the chromosomes and implications for development (2017)
  • 著者名/発表者名: Sugawara Takeshi、Kimura Akatsuki
  • 雑誌名: Development, Growth & Differentiation 巻: 59 号: 5 ページ: 405-414
  • DOI: 10.1111/dgd.12363
  • 査読あり
• [雑誌論文] Endoplasmic Reticulum-Mediated Microtubule Alignment Governs Cytoplasmic Streaming (2017)
  • 著者名/発表者名: Kenji Kimura, Alexandre Mamane, Tohru Sasaki, Kohta Sato, Jun Takagi, Ritsuya Niwayama, Lars Hufnagel, Yuta Shimamoto, Jean-Francois Joanny, Seiichi Uchida, and Akatsuki Kimura
  • 雑誌名: Nature Cell Biology 巻: 19 号: 4 ページ: 399-406
  • DOI: 10.1038/ncb3490
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A genetically encoded probe for live-cell imaging of H4K20 monomethylation (2016)
  • 著者名/発表者名: Sato Y., Kujirai T., Arai R., Asakawa H., Ohtsuki C., Horikoshi N., Yamagata K., Ueda J., Nagase T., Haraguchi T., Hiraoka Y., Kimura A., Kurumizaka H., Kimura, H.
  • 雑誌名: J. Mol. Biol. 巻: 428 号: 20 ページ: 3885-3902
  • DOI: 10.1016/j.jmb.2016.08.010
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 核はどのようにして細胞の中心を見つけるのか？ (2016)
  • 著者名/発表者名: 谷本博一, 木村健二, 木村暁
  • 雑誌名: 生物物理 巻: 56 号: 5 ページ: 271-274
  • DOI: 10.2142/biophys.56.271
  • NAID: 130005264927
  • ISSN: 0582-4052, 1347-4219
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Bayesian Inference of Forces Causing Cytoplasmic Streaming in Caenorhabditis elegans Embryos and Mouse Oocytes. (2016)
  • 著者名/発表者名: Niwayama R., Nagao H., Kitajima T. S., Hufnagel L., Shinohara K., Higuchi T., Ishikawa T., Kimura A.
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 11 号: 7 ページ: e0159917-e0159917
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0159917
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Interphase adhesion geometry is transmitted to an internal regulator for spindle orientation via caveolin-1. (2016)
  • 著者名/発表者名: Matsumura S., Kojidani T., Kamioka Y., Uchida S., Haraguchi T., Kimura A., and Toyoshima F.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 7 号: 1 ページ: 11858-11858
  • DOI: 10.1038/ncomms11858
  • NAID: 120005774665
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Shape-motion relationships of centering microtubule asters. (2016)
  • 著者名/発表者名: Tanimoto H., Kimura A., Minc N.
  • 雑誌名: The Journal of Cell Biology 巻: 212 号: 7 ページ: 777-787
  • DOI: 10.1083/jcb.201510064
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] Measurement of intracellular forces using centrifuge polarization microscope (CPM). (2017)
  • 著者名/発表者名: Akatsuki Kimura
  • 学会等名: International Workshop on Quantitative Biology 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] バイオ画像解析支援をうけた細胞内の力発生メカニズムの理解 (2017)
  • 著者名/発表者名: 木村暁
  • 学会等名: 生命科学４プラットフォーム成果シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] 細胞核はどうして細胞の中心に配置できるのか？ －遺伝学、計算、マイクロデバイス、遠心顕微鏡を使った解析－ (2017)
  • 著者名/発表者名: 木村暁
  • 学会等名: 日本大学文理学部生命科学セミナー「細胞核機能の発現と制御」
  • 招待講演
• [学会発表] Emergence and reversal of cytoplasmic streaming in the C. elegance nematode zygote. (2017)
  • 著者名/発表者名: Akatsuki Kimura
  • 学会等名: International workshop on Active Soft Matter and Ethology
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Mechanism of spontaneous alignment of microtubules during meiotic cytoplasmic streaming in the C. elegans zygote. (2017)
  • 著者名/発表者名: Akatsuki Kimura
  • 学会等名: Hierarchy of biological functions connected by concept of active matter
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] A self-organization model for the emergence and reversal of meiotic cytoplasmic streaming in the C. elegans embryo. (2017)
  • 著者名/発表者名: Akatsuki Kimura
  • 学会等名: International Symposium on Fluctuation and Structure out of Equilibrium 2017 (SFS2017)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 核の細胞内配置を（数理モデルで）造る・（実験的に）操作する (2017)
  • 著者名/発表者名: 木村暁
  • 学会等名: 2017年度生命科学系学会合同年次大会（ConBio2017）
• [学会発表] Cytoplasmic Streaming in the nematode, C. elegans. (2017)
  • 著者名/発表者名: Akatsuki Kimura
  • 学会等名: Active Matter Workshop 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Mechanism of 1-furrow cytokinesis in C. elegans early embryos with 3 centrosomes (2016)
  • 著者名/発表者名: Tomo Kondo, Akatsuki Kimura
  • 学会等名: NIG Iternational Symposium 2016 Japan Q-Bio week, Tokyo Symposium
  • 発表場所: Tokyo Univ, Tokyo, Japan
  • 年月日: 2016-01-09
  • 国際学会
• [学会発表] Imaging and modeling of cytoplasmic streaming in the C. elegans embryo. (2016)
  • 著者名/発表者名: Akatsuki Kimura
  • 学会等名: The 54th Annual Meeting of the BSJ.
  • 発表場所: Tsukuba
  • 招待講演
• [学会発表] 細胞内で不安定な細胞質流動が安定的に生じるメカニズム (2015)
  • 著者名/発表者名: 木村 暁
  • 学会等名: BMB2015
  • 発表場所: ポートアイランド、神戸
  • 年月日: 2015-12-03
• [学会発表] マイクロインジェクションを用いた線虫初期胚への物質導入法の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 菊池窯平、木村暁
  • 学会等名: 日本動物学会 第86回 新潟大会
  • 発表場所: 新潟コンベンションセンター
  • 年月日: 2015-09-17
• [学会発表] A Scaling between Chromosome Architecture and Nuclear Size during Early Embryogenesis in Caenorhabditis elegans. (2015)
  • 著者名/発表者名: Akatsuki Kimura
  • 学会等名: International Symposium on Chromatin Structure, Dynamics, and Function
  • 発表場所: Awaji Yumebutai International Conference Center. Awaji, Japan.
  • 年月日: 2015-08-23
  • 国際学会
• [学会発表] The change of chromosome structure during early embryogenesis in C. elegans. (2015)
  • 著者名/発表者名: Akatsuki Kimura
  • 学会等名: The 5th Asian Chromosome Colloquium (ACC5)
  • 発表場所: Kasetsart University, Bangkok, Thailand.
  • 年月日: 2015-04-30
  • 国際学会
• [備考] APCは紡錘体を引っ張る力のブレーキ がん抑制遺伝子APCの新しい機能の発見
  • URL: https://www.nig.ac.jp/nig/ja/2018/01/research-highlights_ja/20180119-2.html
• [備考] 細胞核内のDNA密度と、分裂期染色体の凝縮度との間の種を越えた相関関係
  • URL: https://www.nig.ac.jp/nig/ja/2017/12/research-highlights_ja/20171220.html
• [備考] 初期胚発生過程における染色体の動きの変化を検出
  • URL: https://www.nig.ac.jp/nig/ja/2017/12/research-highlights_ja/20171220-2.html
• [備考] はじまりは卵の形だった～初期胚における細胞の配置パターンの決定機構～
  • URL: https://www.nig.ac.jp/nig/ja/2017/11/research-highlights_ja/20171129.html
• [備考] 研究室ウェブサイト
  • URL: https://www.nig.ac.jp/nig/ja/research/organization-top/laboratories/kimura
• [備考] 細胞核が細胞の真ん中に移動するしくみ
  • URL: https://www.nig.ac.jp/nig/ja/2016/04/research-highlights_ja/20160407.html