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植物核ラミナによるセントロメア配置制御機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 21K06247
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分44040:形態および構造関連
研究機関大阪大学

研究代表者

坂本 勇貴  大阪大学, 大学院理学研究科, 助教 (00735483)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワードセントロメア / 核ラミナ / 核構造 / 核内構造
研究開始時の研究の概要

クロマチンは様々な核内構造と相互作用することで、核内空間の適切な位置に適切なゲノム領域を配置する。これまでの研究で、植物細胞におけるクロマチン配置制御に植物特異的核ラミナタンパク質CRWNが重要な役割を果たすことを見出した。本研究においては、細胞分裂時に動原体を形成するゲノム領域であるセントロメアの核内配置制御に関わる他の核膜因子の同定とその作用機構の解明を目指す。

研究実績の概要

DNAは細胞核の中に無秩序に詰め込まれているのではなく、特定のゲノム領域が決められた核内の場所に配置されるように制御される。これは効率的な遺伝子発現や複製、DNA損傷修復につながると考えられる。特に核を包んでいる核膜は、特定のDNAの位置を決める際の足場となる。被子植物のモデル植物であるシロイヌナズナではセントロメア(細胞分裂時に染色体を娘細胞に均等に分配するために、紡錘体微小管と染色体を繋ぐ装置を形成するゲノム領域)が、核膜直下に局在することが知られている。私はシロイヌナズナの核ラミナ構成タンパク質CRWNsの二重欠損株crwn1crwn4において、セントロメアの核内動態が異常になることを発見した。本研究ではシロイヌナズナを用いて、セントロメアが核内に適切に配置されるために必要な分子機構を明らかにする。
本年度は核膜孔複合体の構成因子がセントロメアの配置制御に関わることを明らかにした。これらの因子の変異体ではセントロメアが核膜上で偏在する。この表現形はコンデンシンII変異体と同様であった。一方で、crwn1crwn4の表現形とは異なりセントロメアは核膜上に固定され、その動態は正常であった。共免疫沈降法により核膜孔複合体と核膜内膜タンパク質が結合することも明らかにした。以上の結果より、核膜孔複合体がコンデンシンIIおよび核膜内膜タンパク質と共にセントロメアの配置制御に関与することが示唆された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

セントロメアの配置を制御する新たな因子として核膜孔複合体を同定できたため、その点は順調に進展している。一方で、核膜孔複合体はCRWNsとともにセントロメアの動きを制御する因子ではなかった。そのため、CRWNsと協調してセントロメアの動きを制御する因子を特定することが残された課題である。

今後の研究の推進方策

セントロメアの動きを制御する因子の特定を目指す。
1. CRWNsを用いたIP-MSの結果をもとに絞り込んだ候補遺伝子の遺伝子欠損株のスクリーニングを行う。
2. スクリーニングにより特定された遺伝子の細胞内局在解析とCRWNsとの相互作用解析を行う。

報告書

(3件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (23件) (うち招待講演 4件)

  • [国際共同研究] University of Zurich(スイス)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Nuclear pore complex proteins are involved in centromere distribution2024

    • 著者名/発表者名
      Ito Nanami、Sakamoto Takuya、Oko Yuka、Sato Hikaru、Hanamata Shigeru、Sakamoto Yuki、Matsunaga Sachihiro
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 27 号: 2 ページ: 108855-108855

    • DOI

      10.1016/j.isci.2024.108855

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Two-step regulation of centromere distribution by condensin II and the nuclear envelope proteins2022

    • 著者名/発表者名
      Sakamoto Takuya、Sakamoto Yuki、Grob Stefan、Slane Daniel、Yamashita Tomoe、Ito Nanami、Oko Yuka、Sugiyama Tomoya、Higaki Takumi、Hasezawa Seiichiro、Tanaka Maho、Matsui Akihiro、Seki Motoaki、Suzuki Takamasa、Grossniklaus Ueli、Matsunaga Sachihiro
    • 雑誌名

      Nature Plants

      巻: 8 号: 8 ページ: 940-953

    • DOI

      10.1038/s41477-022-01200-3

    • 関連する報告書
      2022 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] Improved clearing method contributes to deep imaging of plant organs2022

    • 著者名/発表者名
      Sakamoto Yuki、Ishimoto Anna、Sakai Yuuki、Sato Moeko、Nishihama Ryuichi、Abe Konami、Sano Yoshitake、Furuichi Teiichi、Tsuji Hiroyuki、Kohchi Takayuki、Matsunaga Sachihiro
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 5 号: 1 ページ: 12-12

    • DOI

      10.1038/s42003-021-02955-9

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Whole-tissue three-dimensional imaging of rice at single-cell resolution2021

    • 著者名/発表者名
      Moeko Sato, Hiroko Akashi, Yuki Sakamoto, Sachihiro Matsunaga, Hiroyuki Tsuji
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 23 号: 1 ページ: 40-40

    • DOI

      10.3390/ijms23010040

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 暗黒下における植物細胞核の動態解析” 第65回日本植物生理学会年会2024

    • 著者名/発表者名
      土田康太, 高木慎吾, 坂本勇貴
    • 学会等名
      第65回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 植物の核膜孔複合体はセントロメア配置制御に関与する2023

    • 著者名/発表者名
      伊藤ななみ, 坂本卓也, 坂本勇貴, 松永幸大
    • 学会等名
      第46回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 植物核ラミナ構成タンパク質による核内構造制御機構の解明2023

    • 著者名/発表者名
      坂本勇貴
    • 学会等名
      日本植物学会第87回大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 核膜孔複合体はシロイヌナズナのセントロメア二段階配置制御に関与する2023

    • 著者名/発表者名
      伊藤ななみ, 坂本卓也, 坂本勇貴, 松永幸大
    • 学会等名
      日本植物学会第87回大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] ガンマ線照射によるシュート再生能力向上のメカニズム解析2023

    • 著者名/発表者名
      橋正隆平, 佐藤輝, 坂本卓也, 坂本勇貴, 鈴木孝征, 湯本絵美, 朝比奈雅志, 松永幸大
    • 学会等名
      日本植物学会第87回大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 暗黒下におけるオルガネラの動態解析に向けた実験系の開発2023

    • 著者名/発表者名
      土田康太, 高木慎吾, 坂本勇貴
    • 学会等名
      第64回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 核と葉緑体の接着に関わるタンパク質の探索2023

    • 著者名/発表者名
      坂本勇貴, 高木慎吾
    • 学会等名
      第64回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] シロイヌナズナにおけるセントロメア配置制御のメカニズムと意義の解析2023

    • 著者名/発表者名
      坂本卓也, 坂本勇貴, Slane Daniel, 伊藤ななみ, 松永幸大
    • 学会等名
      第64回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] シロイヌナズナにおいて核膜孔複合体はセントロメア二段階配置制御に関与する2023

    • 著者名/発表者名
      伊藤ななみ,坂本卓也,坂本勇貴,松永幸大
    • 学会等名
      第64回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 植物の細胞核を支える核ラミナの機能2023

    • 著者名/発表者名
      坂本勇貴
    • 学会等名
      第25回植物オルガネラワークショップ
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 透明化技術を用いた植物組織イメージング2022

    • 著者名/発表者名
      坂本勇貴
    • 学会等名
      第31回日本バイオイメージング学会学術集会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] シロイヌナズナのセントロメア配置制御に核膜孔複合体が関与する2022

    • 著者名/発表者名
      伊藤ななみ,坂本卓也,坂本勇貴,松永幸大
    • 学会等名
      日本植物学会第86回大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] γ線照射によるシュート再生能力向上のメカニズム解析2022

    • 著者名/発表者名
      橋正隆平,佐藤輝,坂本卓也,坂本勇貴
    • 学会等名
      日本植物学会第86回大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] シロイヌナズナ葉肉細胞のミトコンドリア運動におけるミオシンXI-I の役割2022

    • 著者名/発表者名
      藤森達郎,Md Sayeedul Islam,Yingqi Wang,坂本勇貴,富永基樹,高木慎吾
    • 学会等名
      日本植物学会第86回大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] シロイヌナズナのセントロメア配置制御に関わる核膜孔複合体の機能解析2022

    • 著者名/発表者名
      伊藤ななみ,坂本卓也,坂本勇貴,松永幸大
    • 学会等名
      日本植物形態学会第34回総会・大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] γ線照射によるシュート再生能力向上の分子メカニズム解析2022

    • 著者名/発表者名
      橋正隆平,佐藤輝,坂本卓也,坂本勇貴,鈴木孝征,松永幸大
    • 学会等名
      日本植物形態学会第34回総会・大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Identification of novel inner nuclear membrane protein2022

    • 著者名/発表者名
      Yoshiki Akiyama, Mio Shibuta, Yuki Sakamoto, Yayoi Inui, Takuya Sakamoto, Sachihiro Matsunaga
    • 学会等名
      The 63rd Annual Meeting of the Japanese Society of Plant Physiologists
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Analysis of centromeres distribution mechanism by the nuclear pore complex in Arabidopsis thaliana2022

    • 著者名/発表者名
      Nanami Ito, Takuya Sakamoto, Yuki Sakamoto, Sachihiro Matsunaga
    • 学会等名
      The 63rd Annual Meeting of the Japanese Society of Plant Physiologists
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 植物の核膜内膜に存在する新奇タンパク質の同定2021

    • 著者名/発表者名
      秋山 義樹,澁田 未央,坂本 勇貴,乾 弥生,坂本 卓也,松永 幸大
    • 学会等名
      日本植物学会第85回大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] シロイヌナズナにおいて核膜孔複合体はセントロメア配置制御をする2021

    • 著者名/発表者名
      伊藤 ななみ,坂本 卓也,坂本 勇貴,松永 幸大
    • 学会等名
      日本植物学会第85回大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 植物細胞核の形態を制御する核内構造の研究2021

    • 著者名/発表者名
      坂本 勇貴
    • 学会等名
      日本植物形態学会第33回総会・大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 核膜孔複合体によるセントロメア配置制御機構の解析2021

    • 著者名/発表者名
      伊藤 ななみ,坂本 卓也,坂本 勇貴,松永 幸大
    • 学会等名
      日本植物形態学会第33回総会・大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 植物での新奇核膜内膜タンパク質の同定2021

    • 著者名/発表者名
      秋山 義樹,澁田 未央,坂本 勇貴,乾 弥生,松永 朋子,坂本 卓也,松永 幸大
    • 学会等名
      日本植物形態学会第33回総会・大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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