ＳＭＣ複合体による姉妹染色分体の構造変換制御

• 研究領域: ゲノムを支える非コードＤＮＡ領域の機能
• 研究課題/領域番号: 24114517
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 公益財団法人がん研究会
• 研究代表者: 広田 亨 公益財団法人がん研究会, がん研究所・実験病理部, 部長 (50421368)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 12,220千円 (直接経費: 9,400千円、間接経費: 2,820千円); 2013年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円); 2012年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
• キーワード: 染色体構築 / 姉妹染色分体 / カテネーション / 染色体凝縮 / SMC5/6 / コンデンシン / トポイソメラーゼ / コヒーシン / SMC複合体 / Ｍ期キナーゼ

研究概要

SMCタンパク質は、主として非コードDNA領域に存在し、クロマチン構造の決定に中心的な役割を担っているATPaseである。本研究では、SMCのはたらきを機軸とし、Ｍ期染色体の構築に向けたコヒージョンがいかに制御されているかを明らかにすることを目的とした。コヒージョンの解除のうち、コヒーシンによる制御の理解はよく進んでいる一方で、カテネーションの制御については未だに知見が乏しい。本研究において、SMC5/6複合体のノックダウンによってカテネーションが著しく残存するという所見に基づき、この複合体の機能解析によってカテネーション制御の解明の手掛かりを得ることを計画した。今年度までに、１）SMC5/6複合体が非コード領域のスムースな進行に必要であること、２）SMC5/6を不活性化すると、セントロメアやテロメアに生じた未解構造を解消できなくなること、その結果、３）Ｍ期の染色体軸索構造が低形成であり適正に染色体を構築することができないこと、４）染色体分配の際には多数のDNAブリッジを発生すること、が判明した。特に、染色体を構築するためには、DNA複製直後よりトポイソメラーゼII-alpha (Top2)やコンデンシンが、SMC5/6依存的にクロマチンに結合することが重要であることが分かった。以上の結果より、細胞には、セントロメアやテロメアといったゲノムの非コード領域の複製が、Ｍ期までには完了することが必要で、そのためにはSMC5/6が不可欠な役割を担っていることが明らかとなった。

現在までの達成度 (区分)

理由

25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

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Smc5/6-mediated regulation of replication progression contributes to chromosome assembly during mitosis in human cells. (2014)
  • 著者名/発表者名: Gallego-Paez LM, Tanaka H, Bando M, Takahashi M, Nozaki N, Nakato R, Shirahige K*, Hirota T*.(Shared Corresponding Authors)
  • 雑誌名: Mol Biol Cell. 巻: 27 号: 2 ページ: 2736-2748
  • DOI: 10.1091/mbc.e13-01-0020
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] NFBD1/MDC1 is phosphorylated by PLK1 and controls G2/M transition through the regulation of a TOPOIIα-mediated decatenation checkpoint. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ando K, Ozaki T, Hirota T, Nakagawara A.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: e82744 号: 12 ページ: 0-0
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0082744
  • 査読あり
• [雑誌論文] The nucleoporin Nup188 is required for chromosome alignment in mitosis (2013)
  • 著者名/発表者名: 伊藤剛、杉野史朗、池田真教、水口万裕美、菅野新一郎、M.A.Amin、家村顕自、安井明、広田亨、田中耕三
  • 雑誌名: Cancer Science 巻: (in press) 号: 7 ページ: 871-879
  • DOI: 10.1111/cas.12159
  • 査読あり
• [雑誌論文] リン酸化による染色体凝縮の制御：コンデンシンに焦点をあてて (2013)
  • 著者名/発表者名: 高橋元子、広田 亨
  • 雑誌名: Surgery Frontier 巻: 20 ページ: 420-424
• [雑誌論文] 細胞分裂の仕組みに迫る―染色体分離のキー酵素separaseの活性の可視化と作用機序の解明 (2013)
  • 著者名/発表者名: 進藤軌久、広田 亨
  • 雑誌名: バイオサイエンスとインダストリー 巻: 71 ページ: 229-223
• [雑誌論文] Separase sensor reveals dual roles for separase coordinating cohesin cleavage and cdk1 inhibition. (2012)
  • 著者名/発表者名: Shindo, N.
  • 雑誌名: Developmental Cell 巻: 23 号: 1 ページ: 112-123
  • DOI: 10.1016/j.devcel.2012.06.015
  • 査読あり
• [雑誌論文] HDAC8 mutations in Cornelia de Lange syndrome affect the cohesin acetylation cycle. (2012)
  • 著者名/発表者名: Deardorff MA
  • 雑誌名: Nature 巻: 489(7415) 号: 7415 ページ: 313-7
  • DOI: 10.1038/nature11316
  • 査読あり
• [学会発表] Control of chromosome structure outside mitosis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Hirota, T.
  • 学会等名: Asia GenomeCheck Conference 2014
  • 発表場所: Suwon, Korea
  • 招待講演
• [学会発表] がん細胞における異数性の発生要因を考える (2013)
  • 著者名/発表者名: 広田 亨
  • 学会等名: 第８回新潟横断的消化器疾患研究グループ研究会
  • 発表場所: 新潟市
  • 年月日: 2013-03-23
  • 招待講演
• [学会発表] How cells ensure separation of sister chromatids in mitosis. (2013)
  • 著者名/発表者名: Toru Hirota
  • 学会等名: International Symposium on Molecular Medicine.
  • 発表場所: Suwon, South Korea
  • 年月日: 2013-02-28
  • 招待講演
• [学会発表] Ｍ期プロテアーゼ・セパレースの活性プローブによって分かったこと (2013)
  • 著者名/発表者名: 広田 亨
  • 学会等名: 東京理科大学先端生命研水曜セミナー
  • 発表場所: 野田市
  • 年月日: 2013-01-30
  • 招待講演
• [学会発表] What makes kinetochores so dynamic? (2013)
  • 著者名/発表者名: Hirota, T.
  • 学会等名: The 3rd Dynamic Kinetochore Workshop
  • 発表場所: Porto, Portugal
  • 招待講演
• [学会発表] Cell cycle regulation of chromosome structure that maintains genomic instability. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hirota, T.
  • 学会等名: The 72nd Annual Meeting of Japanese Cancer Association
  • 発表場所: Yokohama
  • 招待講演
• [学会発表] Live cell imaging analysis: a powerful tool to study mitosis. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hirota, T.
  • 学会等名: The 72nd Annual Meeting of Japanese Cancer Association
  • 発表場所: Yokohama
  • 招待講演
• [学会発表] How cells ensure separation of sister chromatids in mitosis. (2012)
  • 著者名/発表者名: Toru Hirota
  • 学会等名: Jacques Monad Conference “Cell cycle”
  • 発表場所: Roscoff, France
  • 年月日: 2012-09-05
  • 招待講演
• [学会発表] How cells ensure trigger chromosome assembly in cells entering mitosis. (2012)
  • 著者名/発表者名: Toru Hirota
  • 学会等名: Symposium Proteolysis and Cohesion.
  • 発表場所: Vienna, Austria
  • 年月日: 2012-08-23
  • 招待講演
• [学会発表] Smc5/6-mediated regulation of replication progression contributes to mitotic chromosome assembly.
  • 著者名/発表者名: Hirota, T.
  • 学会等名: The 18th IMCB Symposium: SMC from molecule to disease.
  • 発表場所: Tokyo
  • 招待講演
• [図書] 実験医学増刊号・ヒトと医学のステージへ拡大する細胞周期（中山敬一編）・分担執筆「Greatwallによるリン酸化バランス調節に基づくＭ期開始制御」 (2013)
  • 著者名/発表者名: 阿部優介、広田 亨
  • 総ページ数: 221
  • 出版者: 羊土社
• [図書] イラストで徹底理解するエピジェネティクス・キーワード事典（牛島俊和・眞貝洋一編）・分担執筆「ヒストン修飾とその制御」「その他の染色体制御」 (2013)
  • 著者名/発表者名: 進藤軌久、広田 亨
  • 総ページ数: 315
  • 出版者: 羊土社
• [図書] ヒトと医学のステージへ拡大する細胞周期．総説「Greatwallによるリン酸化バランス調節に基づくＭ期開始制御」 (2013)
  • 著者名/発表者名: 阿部優介
  • 総ページ数: 221
  • 出版者: 羊土社
• [備考] Toru Hirota Laboratory
  • URL: http://www.jfcr.or.jp/tci/exppathol/
• [備考] がん研究所・実験病理部
  • URL: http://www.jfcr.or.jp/laboratory/department/experiment/index.html
• [備考] 公益財団法人がん研究会 実験病理部 広田亨研究室
  • URL: http://www.jfcr.or.jp/tci/exppathol/index.html
• [産業財産権] 細胞観察用蛍光プローブ、及びこれを使用する方法 (2013)
  • 発明者名: 広田 亨、進藤軌久、熊田和貴
  • 権利者名: 広田 亨、進藤軌久、熊田和貴
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2013-07-10
  • 外国
• [産業財産権] セハレース・バイオセンサーに関する国際特許 (2012)
  • 発明者名: 広田亨、進藤軌久、熊田和貴
  • 権利者名: 広田亨、進藤軌久、熊田和貴
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2012-07-24
  • 外国