CK1を介した減数第一分裂期における染色体分配制御機構の解析

• 研究領域: ゲノムアダプテーションのシステム的理解
• 研究課題/領域番号: 25125706
• 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: 東京大学
• 研究代表者: 作野 剛士 東京大学, 分子細胞生物学研究所, 准教授 (10504566)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円); 2014年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2013年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
• キーワード: 染色体分配 / 減数分裂 / CK1 / Aurora B / コヒーシン / 減数分裂期組換え / カゼインキナーゼ / 分裂酵母

研究実績の概要

減数第一分裂期では体細胞分裂期とは異なり、姉妹染色分体ではなく相同染色体ペアが両極へと分配される。この過程の異常は異数体配偶子が形成される主要因であり、ヒトではダウン症といった先天性異常を引き起こすことが知られている。これまでの分裂酵母をモデルとした解析から、我々は進化的に保存されたリン酸化酵素であるカゼインキナーゼ(CK1)が減数第一分裂期における正常な染色体分配に必要であることを見いだしていた。そこで、CK1が染色体分配制御に果たす機能の解析を行った。その結果、CK1は染色体分配制御において重要な機能を果たすことが知られているAurora Bのセントロメア局在化と活性化に必要であることが判明した。それには、Aurora B複合体のサブユニットのリン酸化を介していることも明らかになった。また、減数第一分裂期における正常な染色体分配には、減数分裂期組換えを介した相同染色体ペア間の物理的な接触が重要であるが、CK1はその減数分裂期組換えにも機能を発揮することを見いだした。さらなる解析の結果、染色体同士をつなぎ合わせる機能をもつコヒーシン複合体がCK1によってリン酸化されることを目印に、減数分裂組換えの開始に必須な様々な因子が染色体上へと次々に集積する結果、組換え反応が開始されるという機構を明らかにした。Aurora Bやコヒーシン複合体、さらにCK1はヒトにも相同な因子が存在することから、今回の分裂酵母を用いて明らかになった機構も進化的に保存されていることが期待される。

現在までの達成度 (段落)

26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

26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] Meikin is a conserved regulator of meiosis-I-specific kinetochore function (2015)
  • 著者名/発表者名: Kim, J., Ishiguro, K., Nambu, A., Akiyoshi, B., Yokobayashi, S., Kagami, A., Ishiguro, T., Pendas, A.M., Takeda, N., Sakakibara, Y., Kitajima, T.S., Tanno, Y., Sakuno, T., and Watanabe, Y.
  • 雑誌名: Nature 巻: 517 号: 7535 ページ: 466-471
  • DOI: 10.1038/nature14097
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phosphorylation of Cohesin Recll/SA3 by Casein Kinase 1 Promotes Homologous Recombination by Assembling the Meiotic Chromosome Axis (2015)
  • 著者名/発表者名: Sakuno, T., and Watanabe, Y.
  • 雑誌名: Developmental Cell 巻: 32 号: 2 ページ: 220-230
  • DOI: 10.1016/j.devcel.2014.11.033
  • 査読あり
• [雑誌論文] Kinetochore composition and its function: lessons from yeasts (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamagishi Y, Sakuno T, Goto Y, Watanabe Y.
  • 雑誌名: FEMS Microbiol Rev. 巻: 38 号: 2 ページ: 185-200
  • DOI: 10.1111/1574-6976.12049
  • 査読あり
• [雑誌論文] Plasticity and epigenetic inheritance of centromere-specific histone H3 (CENP-A)-containing nucleosome positioning in the fission yeast. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yao J, Liu X, Sakuno T, Li W, Xi Y, Aravamudhan P, Joglekar A, Li W, Watanabe Y, He X.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 288 号: 26 ページ: 19184-19196
  • DOI: 10.1074/jbc.m113.471276
  • 査読あり
• [学会発表] Phosphorylation of meiotic cohesin by Casein kinase 1 promotes homologous recombination by assembling the chromosome axis structure (2014)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Sakuno and Yoshinori Watanabe
  • 学会等名: The 9th International 3R symposium
  • 発表場所: Gotenba, Shizuoka, Japan
  • 年月日: 2014-11-17 – 2014-11-21
• [学会発表] casein kinase 1 regulates kinetochore-microtubule attachment during meiosis I through Aurora B and meiotic recombination (2013)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Sakuno
  • 学会等名: International fission yeast meeting 2013
  • 発表場所: London
• [学会発表] casein kinase 1 regulates kinetochore-microtubule attachment during meiosis I through Aurora B and meiotic recombination (2013)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Sakuno
  • 学会等名: 第22回DNA複製・組換え・修復ワークショップ
  • 発表場所: 秋保温泉
• [図書] 染色体と細胞核のダイナミクス (2014)
  • 著者名/発表者名: 作野剛士 渡邊嘉典
  • 総ページ数: 236
  • 出版者: 化学同人
• [備考] 東京大学分子細胞生物学研究所プレスリリース
  • URL: http://www.iam.u-tokyo.ac.jp/pressrelease150126.html