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低毒性かつ迅速なタンパク質分解系・AID法を用いた人為的細胞周期制御

研究課題

研究課題/領域番号 20K21423
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分44:細胞レベルから個体レベルの生物学およびその関連分野
研究機関名古屋大学

研究代表者

嘉村 巧  名古屋大学, 理学研究科, 教授 (40333455)

研究分担者 西村 浩平  名古屋大学, 理学研究科, 助教 (80582709)
研究期間 (年度) 2020-07-30 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2021年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2020年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワードオーキシン / AID法 / 細胞周期制御 / 培養細胞 / CDK / タンパク質分解 / 動物培養細胞 / ユビキチンプロテアソーム / Auxin Inducible Degron 法 / 細胞周期 / 人為的制御
研究開始時の研究の概要

我々は、速やかな人工的タンパク質分解法であるAuxin Inducible Degron(AID)法を単なる標的因子の機能解明の手段としてではなく、生命現象を人為的に操るツールとして確立することを目指している。その手始めとして本研究では哺乳類培養細胞の細胞周期をAID法により人為的にコントロールできる系の確立を目的とする。具体的にはCyclin Dependent Kinase(CDK)などの細胞周期制御因子の活性をAID法で速やかにコントロールすることにより、細胞周期を自在に制御できる系の確立を目指す。

研究成果の概要

低毒性かつ速やかなタンパク質分解系であるAID法を用いて、培養細胞で人為的な細胞周期コントロールを行うことを目的に研究を進めた。細胞周期進行は、CDK複合体によって正の制御を、一方CKIによって負の制御を受けているので、これら因子の発現をAID法により制御し、細胞周期に及ぼす影響を調べた。その結果Cdk1のAID細胞株ではCdk1の分解により、細胞周期がG2期で停止することを明らかにした。ニワトリのDT40細胞株だけではなく、マウスのES細胞においても同様の結果が得られたことから、様々な細胞において、Cdk1を制御することにより、人為的な細胞周期制御が可能となると考えられた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により、速やかなタンパク質分解法であるAID法を標的因子の機能解明という目線に加えて、生命現象を操るツールの一つとして確立することができた。これにより、(1)基礎的な哺乳類培養細胞実験における細胞同調システムの確立に有用であり、様々な細胞周期における哺乳類細胞実験を可能とした。(2)多くの生物学的な技術を因子の機能解析とは別の視点で見ることから、このAIDの技術の利用もしくは発展性について違った視点から捉えることが可能となった。(3)細胞周期制御を行うCDKやCKIのペプチドに更に改良を加えることにより、細胞周期を停止させる抗がん剤としての活用法も視野に入ってきた。

報告書

(3件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 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 4件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] University of Dundee(英国)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Transfected plasmid DNA is incorporated into the nucleus via nuclear envelope reformation at telophase2022

    • 著者名/発表者名
      Haraguchi Tokuko、Koujin Takako、Shindo Tomoko、Sukriye Bilir、Osakada Hiroko、Nishimura Kohei、Hirano Yasuhiro、Asakawa Haruhiko、Mori Chie、Kobayashi Shouhei、Okada Yasushi、Chikashige Yuji、Fukagawa Tatsuo、Shibata Shinsuke、Hiraoka Yasushi
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 5 号: 1 ページ: 78-88

    • DOI

      10.1038/s42003-022-03021-8

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] A Simple Method to Generate Super-sensitive AID (ssAID)-based Conditional Knockouts using CRISPR-based Gene Knockout in Various Vertebrate Cell Lines2021

    • 著者名/発表者名
      Nishimura Kohei、Fukagawa Tatsuo
    • 雑誌名

      BIO-PROTOCOL

      巻: 11 号: 14

    • DOI

      10.21769/bioprotoc.4092

    • 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] A Simple Method that Combines CRISPR and AID to Quickly Generate Conditional Knockouts for Essential Genes in Various Vertebrate Cell Lines2021

    • 著者名/発表者名
      Nishimura Kohei、Fukagawa Tatsuo
    • 雑誌名

      Methods in molecular biology (Clifton, N.J.)

      巻: 2377 ページ: 109-122

    • DOI

      10.1007/978-1-0716-1720-5_6

    • ISBN
      9781071617199, 9781071617205
    • 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] CUL2LRR1 , TRAIP and p97 control CMG helicase disassembly in the mammalian cell cycle.2021

    • 著者名/発表者名
      Fabrizio Villa , Ryo Fujisawa , Johanna Ainsworth , Kohei Nishimura , Michael Lie-A-Ling , Georges Lacaud , Karim Pm Labib
    • 雑誌名

      EMBO reports

      巻: 5 号: 3

    • DOI

      10.15252/embr.202052164

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A super-sensitive auxin-inducible degron system with an engineered auxin-TIR1 pair.2020

    • 著者名/発表者名
      Kohei Nishimura , Ryotaro Yamada , Shinya Hagihara , Rie Iwasaki , Naoyuki Uchida , Takumi Kamura , Koji Takahashi , Keiko U Torii , Tatsuo Fukagawa
    • 雑誌名

      Nucleic acids research

      巻: 48 号: 18 ページ: e108-e108

    • DOI

      10.1093/nar/gkaa748

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Essentiality of CENP-A Depends on Its Binding Mode to HJURP.2020

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Hori , JingHui Cao , Kohei Nishimura , Mariko Ariyoshi , Yasuhiro Arimura , Hitoshi Kurumizaka , Tatsuo Fukagawa
    • 雑誌名

      Cell reports

      巻: 33 号: 7 ページ: 108388-108388

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2020.108388

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 改良型オーキシンと受容体を用いた高感度タンパク質分解法2021

    • 著者名/発表者名
      西村浩平
    • 学会等名
      日本遺伝学会第93回大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] A super-sensitive Auxin Inducible Degron (ssAID) system for conditional knockdown in various vertebrate cell lines2021

    • 著者名/発表者名
      Kohei Nishimura
    • 学会等名
      第44回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 出芽酵母Tsk1はSnf1依存的低グルコース応答シグナルの負の制御因子である2021

    • 著者名/発表者名
      深瀨文奈子、佐々木怜菜、小原圭介、西村浩平、嘉村巧
    • 学会等名
      第44回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] A super-sensitive Auxin-Inducible Degron (ssAID) system for conditional knockdown in various vertebrate cell lines2021

    • 著者名/発表者名
      Nishimura K
    • 学会等名
      2nd Webinar on Nucleic Acid and CRISPR
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Auxin Inducible Degron (AID) 株を 利用したオーキシン分子のスクリーニング2021

    • 著者名/発表者名
      福原佳乃、中島優希、 角房直哉、佐藤綾人、 打田直行、小原圭介、 西村 浩平、嘉村巧
    • 学会等名
      第62回日本植物整理学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 人工オーキシンとTIR1のペアを 用いた高感受性AID法2020

    • 著者名/発表者名
      西村浩平、山田遼太郎、 萩原伸也、岩崎理恵、 打田直行、嘉村巧、 高橋宏二 、鳥居恵子、 深川竜郎
    • 学会等名
      第43回日本分子生物学会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [備考]

    • URL

      https://sites.google.com/view/kamura-lab/%E3%83%9B%E3%83%BC%E3%83%A0

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 嘉村研へようこそ

    • URL

      https://sites.google.com/view/kamura-lab/%E3%83%9B%E3%83%BC%E3%83%A0

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2020-08-03   更新日: 2023-01-30  

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