セントロメアを中心とした染色体構築原理

2016 年度 実績報告書

• 研究領域: 染色体オーケストレーションシステム
• 研究課題/領域番号: 15H05972
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 深川 竜郎 大阪大学, 生命機能研究科, 教授 (60321600)
• 研究期間 (年度): 2015-06-29 – 2020-03-31
• キーワード: セントロメア / 動原体 / 高次クロマチン / エピジェネティックス / タンパク質複合体 / ゲノム科学

研究実績の概要

1) セントロメアの再構築及び他の染色体機能ドメインとの組み合わせによるモデル化染色体の作成
27年度より開始したin vitroでセントロメアの再構築を継続して進め、複数の複合体の再構成の完了を確認した。これと並行して、染色体工学的手法を用いて、培養細胞や酵母細胞内でセントロメアの再構築を目指した。ニワトリ細胞中で、ある任意の染色体上の非セントロメア領域に適当なセントロメアタンパク質を集合させて、機能的なセントロメアを再構築し、人工セントロメアを保持する染色体を作成した。この染色体をヒト細胞へ移行させたが、安定性の点でやや問題があり、この方法が直接使用できないと考えている。
2) セントロメア構造のダイナミックな構造変換
深川らは、ニワトリの細胞を対象にセントロメアタンパク質抗体を用いたChIP-seq解析によって、ニワトリの3本の染色体では反復配列を含まない40kbの領域に動原体が形成されることを見出している。ChIP-seq解析によって、高精度にセントロメア領域が同定できたが、本年度は、細胞ごとにセントロメアの領域が変動することを見いだし、CENP-HやCENP-Sがこのセントロメア領域の変動に関わっていることを明らかにした。また、4C、5Cなど用いて高次クロマチン構造の変化とセントロメア形成の関連についてネオセントロメア作出の系を活用して解析し、複数のネオセントロメアを保有する株での4C解析が終了した。

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

セントロメアの再構成実験に関しては、in vitro、in vivoで予定通り進んでいる。ただし、ニワトリ細胞で再構築した染色体が、ヒト細胞で活用できないことが判明したので、その方策を練る必要がある。セントロメア構造のダイナミックな変化に関しては、予定通り研究が進展して、セントロメア変動に関与するタンパク質を同定して論文発表を行った。

今後の研究の推進方策

これまでの研究は、概ね順調に推進できているので、基本的には、引き続き研究計画に沿って研究を推進する。

研究成果

• [国際共同研究] MIT/Stanford 大学(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: MIT/Stanford 大学
• [国際共同研究] エジンバラ大学(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: エジンバラ大学
• [国際共同研究] サントペテルブルグ 大学(ロシア連邦)
  • 国名: ロシア連邦
  • 外国機関名: サントペテルブルグ 大学
• [国際共同研究] IFOM(イタリア)
  • 国名: イタリア
  • 外国機関名: IFOM
• [雑誌論文] Constitutive centromere-associated network controls centromere drift in vertebrate cells. (2017)
  • 著者名/発表者名: Hori T, Kagawa N, Toyoda A, Fujiyama A, Misu S, Monma N, Makino F, Ikeo K, Fukagawa T.
  • 雑誌名: J Cell Biol. 巻: 216 ページ: 101-113
  • DOI: 10.1083/jcb.201605001.
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Chromatin binding of RCC1 during mitosis is important for its nuclear localization in interphase. (2016)
  • 著者名/発表者名: Furuta M, Hori T, Fukagawa T.
  • 雑誌名: Mol Biol Cell. 巻: 27 ページ: 371-381
  • DOI: 10.1091/mbc.E15-07-0497.
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] RbAp48 is essential for viability of vertebrate cells and plays a role in chromosome stability. (2016)
  • 著者名/発表者名: Satrimafitrah P, Barman HK, Ahmad A, Nishitoh H, Nakayama T, Fukagawa T, Takami Y.
  • 雑誌名: Chromosome Res. 巻: 24 ページ: 161-173
  • DOI: 10.1007/s10577-015-9510-8.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Auxin/AID versus conventional knockouts: distinguishing the roles of CENP-T/W in mitotic kinetochore assembly and stability. (2016)
  • 著者名/発表者名: Wood L, Booth DG, Vargiu G, Ohta S, deLima Alves F, Samejima K, Fukagawa T, Rappsilber J, Earnshaw WC.
  • 雑誌名: Open Biol. 巻: 6 ページ: 150230
  • DOI: 10.1098/rsob.150230.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Genetic complementation analysis showed distinct contributions of the N-terminal tail of H2A.Z to epigenetic regulations. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kusakabe M, Oku H, Matsuda R, Hori T, Muto A, Igarashi K, Fukagawa T, Harata M.
  • 雑誌名: Genes Cells 巻: 21 ページ: 122-135
  • DOI: 10.1111/gtc.12327.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Biochemical and Structural Analysis of Kinetochore Histone-Fold Complexes. (2016)
  • 著者名/発表者名: Nishino T, Fukagawa T.
  • 雑誌名: Methods Mol Biol. 巻: 1413 ページ: 135-146
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-3542-0_9.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Chicken rRNA Gene Cluster Structure. (2016)
  • 著者名/発表者名: Dyomin AG, Koshel EI, Kiselev AM, Saifitdinova AF, Galkina SA, Fukagawa T, Kostareva AA, Gaginskaya ER.
  • 雑誌名: PLoS One. 巻: 11 ページ: e0157464
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0157464.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Kinetochore assembly and function through the cell cycle. (2016)
  • 著者名/発表者名: Nagpal H, Fukagawa T.
  • 雑誌名: Chromosoma 巻: 125 ページ: 645-659
  • DOI: 10.1007/s00412-016-0608-3.
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Chromatin determinants of the inner-centromere rely on replication factors with functions that impart cohesion. (2016)
  • 著者名/発表者名: Abe T, Kawasumi R, Arakawa H, Hori T, Shirahige K, Losada A, Fukagawa T, Branzei D.
  • 雑誌名: Oncotarget. 巻: 7 ページ: 67934-67947
  • DOI: 10.18632/oncotarget.11982.
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Acetylation of histone H4 lysine 5 and 12 is required for CENP-A deposition into centromeres. (2016)
  • 著者名/発表者名: Shang WH, Hori T, Westhorpe FG, Godek KM, Toyoda A, Misu S, Monma N, Ikeo K, Carroll CW, Takami Y, Fujiyama A, Kimura H, Straight AF, Fukagawa T.
  • 雑誌名: Nature Commun. 巻: 7 ページ: 13465
  • DOI: 10.1038/ncomms13465.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] Molecular assembly of vertebrate kinetochore (2017)
  • 著者名/発表者名: 深川竜郎
  • 学会等名: 染色体研究の最前線
  • 発表場所: 大阪大学 (大阪府吹田市)
  • 年月日: 2017-01-16 – 2017-01-17
  • 招待講演
• [学会発表] セントロメア・キネトコアの構築機構 (2016)
  • 著者名/発表者名: 深川竜郎
  • 学会等名: 岡崎フラグメント50周年シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学 (愛知県名古屋市)
  • 年月日: 2016-12-21 – 2016-12-22
  • 招待講演
• [学会発表] Epigenetic regulation for kinetochore specification and assembly in vertebrates (2016)
  • 著者名/発表者名: Tatsuo Fukagawa
  • 学会等名: Chromosome Stability 2016
  • 発表場所: Thiruvananthapuram, india
  • 年月日: 2016-12-15 – 2016-12-18
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Molecular architecture of the kinetochore in vertebrates (2016)
  • 著者名/発表者名: Tatsuo Fukagawa
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜 (神奈川県横浜市)
  • 年月日: 2016-11-30 – 2016-12-02
  • 招待講演
• [学会発表] Epigenetic regulation of centromere specification and kinetochore assembly (2016)
  • 著者名/発表者名: Tatsuo Fukagawa
  • 学会等名: 国立遺伝学研究所研究会
  • 発表場所: 国立遺伝学研究所 (静岡県三島市)
  • 年月日: 2016-10-27 – 2016-10-28
  • 招待講演
• [学会発表] Epigenetic regulation of centromere specification and kinetochore assembly (2016)
  • 著者名/発表者名: Tatsuo Fukagawa
  • 学会等名: Gordon Research Conference on Centromere Biology
  • 発表場所: Mount Snow, USA
  • 年月日: 2016-07-24 – 2016-07-29
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] セントロメア・キネトコア形成におけるエピジェネティック制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 深川竜郎
  • 学会等名: 第６８回日本細胞生物学会
  • 発表場所: 京都テルサ (京都府京都市)
  • 年月日: 2016-06-15 – 2016-06-17
  • 招待講演
• [学会発表] セントロメア・キネトコアの形成機構 (2016)
  • 著者名/発表者名: 深川竜郎
  • 学会等名: 「タイムシグナルと制御」シンポジウム
  • 発表場所: 筑波大学下田臨海実験センター (静岡県下田市)
  • 年月日: 2016-06-10 – 2016-06-11
  • 招待講演
• [備考] 遺伝子が次世代へ伝わるメカニズムを解明
  • URL: http://www.fbs.osaka-u.ac.jp/jpn/events/achievement/shang-fukagawa-20161104/
• [備考] 遺伝子伝達の鍵、解明 がん細胞死滅に道 大阪大研究チーム
  • URL: http://www.sankei.com/west/news/161105/wst1611050079-n1.html
• [備考] セントロメアは動くことができる
  • URL: http://www.fbs.osaka-u.ac.jp/jpn/events/achievement/hori-fukagawa-20161209/