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2018 年度 実績報告書

セントロメアを中心とした染色体構築原理

計画研究

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
従来から行っているin vitroでのセントロメアの再構築実験を継続して進めた。CENP-Aヌクレオソームと他のセントロメア複合体との複合体構造の再構築が順調に進んだ。また、セントロメア複合体の機能解析として、CENP-TのN末端側が、どのようにNdc80複合体をセントロメア領域へリクルートするのかを明らかにできた。さらに、DNAの複製因子が、CENP-Aに間違って結合してしまうCENP-A変異体を同定し、その変異体が発現する細胞を解析した結果、DNA複製因子のCENP-Aへの結合は、CENP-Aのセントロメアクロマチンへの導入にネガティブに働くことが明らかになった。

2) セントロメア構造のダイナミックな構造変換
我々の研究グループでは、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。30年度は、4Cを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反復配列を含まないセントロメアやネオセントロメア作出の実験系を活用して解析を行い、複数のネオセントロメアがヘテロクロマチンのマークであるH3K9me3の蓄積した領域と特異的に結合することを明らかもできた。今後、セントロメア構成タンパク質の機能破壊に伴う、セントロメアを含む核内の3D構造の変化を詳細に解析する。これらの解析は、班員の伊藤 (東工大)と共同して行った。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

セントロメアの再構築・機能解析実験に関しては、in vitro、in vivoで予定通りかそれ以上に進んでいる。セントロメアゲノムの解析に関しては、4C解析により、セントロメアを含む3Dゲノム構造の解析が進み、論文発表に至った。各方面から注目を受け、反響は大きかった。今後、セントロメア領域における3Dゲノム構造の形成の意義に関しての解析が進むと予想している。

今後の研究の推進方策

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

  • 研究成果

    (28件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 3件、 招待講演 7件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] エジンバラ大学/ダンディー大学(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      エジンバラ大学/ダンディー大学
  • [国際共同研究] CNRS(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      CNRS
  • [国際共同研究] MIT/スタンフォード大学(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      MIT/スタンフォード大学
  • [国際共同研究] JNCASR(インド)

    • 国名
      インド
    • 外国機関名
      JNCASR
  • [雑誌論文] 3D genomic architecture reveals that neocentromeres associate with heterochromatin regions.2019

    • 著者名/発表者名
      Nishimura K, Komiya M, Hori T, Itoh T, Fukagawa T
    • 雑誌名

      J Cell Biol.

      巻: 218 ページ: 134-149

    • DOI

      doi: 10.1083/jcb.201805003

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The CENP-A centromere targeting domain facilitates H4K20 monomethylation in the nucleosome by structural polymorphism.2019

    • 著者名/発表者名
      Arimura Y, Tachiwana H, Takagi H, Hori T, Kimura H, Fukagawa T, Kurumizaka H
    • 雑誌名

      Nature Commun.

      巻: 10 ページ: 576

    • DOI

      doi: 10.1038/s41467-019-08314-x

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Live imaging of marked chromosome regions reveals their dynamic resolution and compaction in mitosis.2019

    • 著者名/発表者名
      Eykelenboom JK, Gierlinski M, Yue Z, Hegarat N, Pollard H, Fukagawa T, Hochegger H, Tanaka TU
    • 雑誌名

      J Cell Biol.

      巻: on line ページ: jcb.201807125

    • DOI

      doi: 10.1083/jcb.201807125

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Site-Specific Cleavage by Topoisomerase 2: A Mark of the Core Centromere.2018

    • 著者名/発表者名
      Mills WE, Spence JM, Fukagawa T, Farr CJ
    • 雑誌名

      Int J Mol Sci.

      巻: 19 ページ: E534

    • DOI

      10.3390/ijms19020534

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Kinetochore assembly and disassembly during mitotic entry and exit.2018

    • 著者名/発表者名
      Hara M, Fukagawa T
    • 雑誌名

      Curr Opin Cell Biol.

      巻: 52 ページ: 73-81

    • DOI

      10.1016/j.ceb.2018.02.005

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multiple phosphorylations control recruitment of the KMN network onto kinetochores.2018

    • 著者名/発表者名
      Hara M, Ariyoshi M, Okumura EI, Hori T, Fukagawa T
    • 雑誌名

      Nature Cell Biol.

      巻: 20 ページ: 1378-1388

    • DOI

      10.1038/s41556-018-0230-0

    • 査読あり
  • [学会発表] M期におけるセントロメアタンパク質CENP-CのCENP-Aとの結合はCDK1によるCENP-Cのリン酸化を必要とする2019

    • 著者名/発表者名
      渡邉励人、原 昌稔、有吉眞理子、深川竜郎
    • 学会等名
      第36回染色体ワークショップ
  • [学会発表] セントロメアタンパク質CENP-C の二量体形成領域の構造機能解析2019

    • 著者名/発表者名
      佐野智基、有吉眞理子、深川竜郎
    • 学会等名
      第36回染色体ワークショップ
  • [学会発表] CENP-C による CENP-A ヌクレオソーム認識の分子基盤研究2019

    • 著者名/発表者名
      牧野文信、有吉眞理子、佐野智基、原 昌稔、有村泰宏、胡桃坂仁志、堀 哲也、深川竜郎
    • 学会等名
      第36回染色体ワークショップ
  • [学会発表] 4C解析による核内セントロメア構造分子基盤とその役割の解明2019

    • 著者名/発表者名
      西村浩平、堀哲也、古宮正隆、伊藤武彦、深川竜郎
    • 学会等名
      第36回染色体ワークショップ
  • [学会発表] M期進行におけるキネトコアタンパク質結合ネットワークの変換2019

    • 著者名/発表者名
      原 昌稔、有吉眞理子、奥村英一、堀 哲也、深川竜郎
    • 学会等名
      第36回染色体ワークショップ
  • [学会発表] Dynamics on kinetochore assembly2019

    • 著者名/発表者名
      深川竜郎
    • 学会等名
      染色体研究の最前線2019
    • 招待講演
  • [学会発表] Epigenetic regulation on centromere specification and kinetochore assembly2018

    • 著者名/発表者名
      Tatsuo Fukagawa
    • 学会等名
      第70回日本細胞生物学会(日本発生生物学会合同大会)
    • 招待講演
  • [学会発表] ゲノム解析から明らかになるセントロメア構造の実体2018

    • 著者名/発表者名
      深川竜郎
    • 学会等名
      新学術領域研究「学術研究支援基盤形成」 生命科学4プラットフォーム 説明会・成果シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] Centromere Dynamics During Mitotic progression2018

    • 著者名/発表者名
      Tatsuo Fukagawa
    • 学会等名
      Gordon Research Conference on Centromere Biology
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] CENP-C のセントロメア結合における分子メカニズム2018

    • 著者名/発表者名
      渡邉励人、原昌稔、有吉眞理子、深川竜郎
    • 学会等名
      日本遺伝学会第90回大会
    • 招待講演
  • [学会発表] Molecular assembly of vertebrate kinetochores.2018

    • 著者名/発表者名
      深川竜郎
    • 学会等名
      国立遺伝学研究所 研究集会
    • 招待講演
  • [学会発表] セントロメア機能を制御するエピジェネティックメカニズム2018

    • 著者名/発表者名
      堀 哲也, 曹 静暉, 西村 浩平, 有村 泰宏, 有吉 眞理子, 豊田 敦, 三須 定彦, 池尾 一穂, 胡桃坂 仁志, 深川 竜郎
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
  • [学会発表] ネオセントロメアから迫るセントロメア領域における染色体構造の解析2018

    • 著者名/発表者名
      西村 浩平, 堀 哲也, 古宮 正隆, 伊藤 武彦, 深川 竜郎
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
  • [学会発表] Molecular dissection of CENP-A nucleosome recognition by CENP-C2018

    • 著者名/発表者名
      Mariko Ariyoshi, Fumiaki Makino, Tomoki Sano, Reito Watanabe, Yasuhiro Arimura, Masatoshi Hara, Hitoshi Kurumizaka, Tetsuya Hori, Tatsuo Fukagawa
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
  • [学会発表] Dynamics of CCAN-KMN interaction in vertebrate kinetochore during mitotic progression2018

    • 著者名/発表者名
      Masatoshi Hara, Mariko Ariyoshi, Tetsuya Hori, Tatsuo Fukagawa
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
    • 国際学会
  • [学会発表] Dynamics on kinetochore assembly2018

    • 著者名/発表者名
      Tatsuo Fukagawa
    • 学会等名
      Chromosome Stability 2018
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 定説を覆す!染色体の分配のしくみに、鍵となる新たな分子の働きを発見

    • URL

      https://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2018/20181113_1

  • [備考] 世界初!細胞核内におけるセントロメア領域の立体的配置を解明

    • URL

      https://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2018/20181105_1

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公開日: 2019-12-27  

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