卵細胞におけるG2/M期移行：cyclin B-Cdk1活性化の閾値設定機構

• 研究課題/領域番号: 16H04783
• 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: お茶の水女子大学
• 研究代表者: 岸本 健雄 お茶の水女子大学, サイエンス&エデュケーションセンター, 客員教授 (00124222)
• 研究分担者: 奥村 英一 東京工業大学, 生命理工学院, 助教 (00323808)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円); 2018年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2017年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円); 2016年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
• キーワード: シグナル伝達 / 細胞周期 / G2/M期移行 / cyclin B-Cdk1 / 卵細胞 / cycylin B-Cdk1

研究成果の概要

卵細胞周期制御の特徴は、それが細胞外刺激に連携している点にある。本研究では、卵成熟誘起ホルモンが卵細胞周期のG2/M期移行をもたらすにあたって、cyclin B-Cdk1（Ｍ期開始因子）活性化のための閾値が如何にして設定されるのかの解明を目指した。その結果、恒常的に活性のある脱リン酸化酵素とcyclin B-Cdk1初期活性化キナーゼとの拮抗、ノイズレベルに活性化したcyclin B-Cdk1による負のフィードバック（自己鎮静化）、初期活性化したcyclin B-Cdk1による正のフィードバック（自己活性化の始動）という、三重のシステムによって閾値が設定されることが判明した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、細胞分裂期の開始を決定する（decision-making）分子メカニズムの一端を明らかにした。実験材料にはヒトデ卵を用いているが、そこから得られた知見は、ヒトも含めた全真核生物にインパクトを及ぼすものである。純粋な基礎科学としての研究ではあるが、細胞分裂期および卵細胞を対象としていることから、その成果は、がんなどの異常な細胞増殖とともに卵細胞に起因する不妊の原因を探り、対策を講じる手掛かりとなるものでもある。

研究成果

• [雑誌論文] SGK phosphorylates Cdc25 and Myt1 to trigger cyclin B-Cdk1 activation at the meiotic G2/M transition (2019)
  • 著者名/発表者名: Hiraoka, D., Hosoda, E., Chiba, K., and Kishimoto
  • 雑誌名: J Cell Biol. 巻: 218 号: 11 ページ: 3597-3611
  • DOI: 10.1083/jcb.201812122
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] SGK regulates pH increase and cyclin B-Cdk1 activation to resume meiosis in starfish ovarian oocytes. (2019)
  • 著者名/発表者名: Hosoda, E., Hiraoka, D., Hirohashi, N., Omi, S., Kishimoto, T. and Chiba, K.
  • 雑誌名: J Cell Biol. 巻: 218 号: 11 ページ: 3612-3629
  • DOI: 10.1083/jcb.201812133
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] MPF-based meiotic cell cycle control: Half a century of lessons from starfish oocytes (2018)
  • 著者名/発表者名: KISHIMOTO Takeo
  • 雑誌名: Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｊａｐａｎ Ａｃａｄｅｍｙ． Ｓｅｒ． Ｂ： Ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｎｄ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ 巻: 94 号: 4 ページ: 180-203
  • DOI: 10.2183/pjab.94.013
  • NAID: 130006691115
  • ISSN: 0386-2208, 1349-2896
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Identification of jellyfish neuropeptides that act directly as oocyte maturation-inducing hormones (2018)
  • 著者名/発表者名: Takeda, N., Kon, Y., Quiroga Artigas, G., Lapebie, P., Barreau, C., Koizumi, O., Kishimoto, T., Tachibana, K., Houliston, E., Deguchi, R.
  • 雑誌名: Development 巻: 145 号: 2
  • DOI: 10.1242/dev.156786
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Two new competing pathways establish the threshold for cyclin B-Cdk1 activation at the meiotic G2/M transition. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiraoka, D., Aono, R., Hanada, S., Okumura, E., and Kishimoto, T.
  • 雑誌名: J. Cell Sci. 巻: 129 ページ: 3153-3166
  • DOI: 10.1242/jcs.182170
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] MPF, starfish oocyte and cell-free extract in the background - an interview with Takeo Kishimoto. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kubiak, J.Z., and Kishimoto, T.
  • 雑誌名: Int. J. Dev. Biol. 巻: 60 号: 7-8-9 ページ: 193-200
  • DOI: 10.1387/ijdb.160348jk
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] In commemoration of the half-centennial anniversary: 1-Methyladenine identification in starfish oocytes and beyond (2019)
  • 著者名/発表者名: Takeo Kishimoto
  • 学会等名: International Oocyte Meeting V (Villefranche-Sur-Mer, France)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] １－メチルアデニンに始まる卵細胞周期制御の解明 (2019)
  • 著者名/発表者名: 岸本健雄
  • 学会等名: 日本動物学会第90回大阪大会シンポジウム「ヒトデ卵成熟誘起ホルモン１－メチルアデニンの同定50周年記念シンポジウム」
  • 招待講演
• [学会発表] １－メチルアデニンが切り開いた卵細胞周期の制御機構に関する研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岸本健雄
  • 学会等名: 日本動物学会第88回富山大会シンポジウム「ヒトデの生殖生物学ー１－メチルアデニンの発見から半世紀」
  • 招待講演
• [学会発表] PI3KとGbg依存的な新規経路の協調的な働きによるヒトデ卵減数分裂再開の分子機構 (2017)
  • 著者名/発表者名: 平岡大作、細田絵奈子、千葉和義、岸本健雄
  • 学会等名: 第40回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Serum glucocorticoid-regulated kinase (SGK)はヒトデ卵母細胞の細胞内pH上昇の促進と卵成熟の誘起に関与する (2017)
  • 著者名/発表者名: 細田絵奈子、平岡大作、福田絵里子、尾見早紀、広橋敬貴、岸本健雄、千葉和義
  • 学会等名: 第40回日本分子生物学会年会
• [学会発表] サイクリンB-Cdk1はAktの基質を標的とする脱リン酸化酵素の活性化により、減数分裂再開の閾値設定に関わる負のフィードバックをもたらす． (2016)
  • 著者名/発表者名: 平岡大作、岸本健雄
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
• [図書] Methods in Molecular Biology "Developmental Biology of the Sea Urchin and Other Marine Invertebrates: Methods and Protocols, Second Edition" (eds. Stephen A. Stricker and David J. Carroll) (2020)
  • 著者名/発表者名: Murabe, N., Okumura, E., Chiba, K., Hosoda, E., Ikegami, S., and Kishimoto, T.
  • 出版者: Springer Science+Business Media, New York
• [備考] お茶の水女子大学 サイエンス＆エデュケーションセンター 岸本健雄客員教授
  • URL: http://www.cf.ocha.ac.jp/sec/kishimoto/profile.html
• [備考] お茶の水女子大学 サイエンス＆エデュケーションセンター 岸本健雄客員教授 岸本研究グループ
  • URL: http://www.cf.ocha.ac.jp/sec/kishimoto/profile.html