細胞質分裂における収縮環形成のメカニズム

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12490008
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 馬渕 一誠 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 教授 (40012520)
• 研究分担者: 中野 賢太郎 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 助手 (50302815) ; 枝松 正樹 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 助手 (60251328)
• キーワード: 細胞質分裂 / 収縮環 / アクチン / ミオシン / 低分子量Gタンパク質 / アクチン調節タンパク質 / リン酸化 / 分裂溝

研究概要

収縮環の形成機構を分裂酵母とアフリカツメガエル卵を用いて解析した。分裂酵母においては収縮環は、核分裂の間に細胞中央部に蓄積してくるF-アクチンケーブルから形成されるように見える。まず前期にF-アクチンケーブルでできたaster様構造がspindle pole body近辺に形成され、これから1本の先導ケーブルが伸びて細胞を取り巻く。蓄積したF-アクチンケーブルは先導ケーブルに融合して収縮環が完成するように見える。Cdc12は先導ケーブルの伸長に働き、Cdc15は先導ケーブルへのF-アクチンケーブルの融合過程に働くことが分かった。
低分子量Gタンパク質Rhoは細胞分裂シグナル伝達系の主要メンバーと考えている。そこでRhoシグナル伝達系がどのようにして細胞質分裂を制御するのかを解明するため、分裂酵母のRhoの研究を進めた結果、新規のRhoファミリータンパク質Rho3を見い出した。Rho3は細胞膜に局在していた。Rho3とCdc42の下流に共通の標的として新規のformin/diaphanousタンパク質のFor3があることも明らかになった。Rho3とFor3はアクチン細胞骨格、微小管を支配し、その結果、細胞形状や細胞分裂位置の決定に関与していることが分かった。
アフリカツメガエルの収縮環形成について微小管の働きを研究した。微小管毒による微小管の破壊は収縮環の収縮は阻害しないが、形成を阻害した。分裂溝直下で両極から伸びた星状体微小管が連結していることを見い出した。またこれまで細胞質分裂の分裂シグナルに関連していると思われていたCaイオンについて分裂溝付近での放出を検討した結果、分裂後半あるいは分裂後にCa waveの発生はあるものの、分裂溝先導端ではCa blip, Ca puffといった微小なシグナルでさえ存在しないことが分かった。

研究成果

• [文献書誌] Arai, R.: "F-actin ring formation and roles of F-actin cables in the fission yeast Schizosaccharomyces pombe"J. Cell Science. 115. 887-898 (2002)
• [文献書誌] Noguchi, T.: "Localized calcium signals along the cleavage furrow of the Xenupus egg are not involved in cytokinesis"Molecular Biology of the Cell. 13. 1263-1273 (2002)
• [文献書誌] Wong, K.C.Y.: "Importance of a myosin II-containing progenitor for actomyosin ring assembly in fission yeast"Current Biology. 12. 1-20 (2002)
• [文献書誌] Takayama, M.: "Microtubule organization in Xenopus eggs during the first cleavage and its role in cytokinesis"Cell Structure & Function. 27. 163-171 (2002)
• [文献書誌] Nakano, K.: "The small GTPase Pho3 and the diaphanous/formin For3 function in polarized cell growth in fission yeast"J. Cell Science. 115. 4629-4639 (2002)
• [文献書誌] Narumiya, S.: "Spinning actin to divide"Nature. 419. 27-28 (2002)