繊毛虫テトラヒメナで見つかった脊椎動物特異的な膜貫通型ヌクレオポリンの機能解析

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15K07066
• 研究機関: 国立研究開発法人情報通信研究機構
• 研究代表者: 岩本 政明 国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所フロンティア創造総合研究室, 主任研究員 (80450683)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• キーワード: 核膜孔複合体 / 核膜孔タンパク質 / ヌクレオポリン / FGリピート / 核分化 / 繊毛虫 / テトラヒメナ

研究実績の概要

繊毛虫のテトラヒメナは、体細胞核に相当する大核と生殖系列核に相当する小核という二種類の機能の異なる核をもつ二核性の単細胞生物である。本研究は、大核の核膜孔複合体に特異的に局在する膜貫通型核膜孔タンパク質Pom121がテトラヒメナ核の分化にどのように関わっているのかを明らかにすることを目的とした。本年度は、小核から大核が分化する過程でPom121が核膜上に出現するタイミングを調べた。その結果、Pom121は別の大核特異的な核膜孔タンパク質であるMacNup98A, Bより遅れて新大核の核膜上に出現することが明らかとなり、Pom121が大核分化における先導的な役割を担っている可能性は高くないと考えられた。そこで、前年度に発見した小核核膜孔に特異的に局在する膜貫通型核膜孔タンパク質Pom82について、小核機能との関連性を明らかにすることを目指し、遺伝子破壊株の表現型解析を行った。Pom82遺伝子破壊株は活発に増殖したが、小核の個数に異常をきたし、通常１細胞あたり１個であるところ０個から十数個まで様々な個数の小核を持つ細胞が観察された。細胞質分裂に先立って起こる小核の有糸分裂が正しく細胞長軸方向に起こっていない細胞が多く見られたことから、分離後の二つの小核がそれぞれ前後に分かれる娘細胞に確実に分配されないため小核の個数に異常が生じるものと考えられた。この結果は、繊毛虫固有の核膜孔タンパク質であるPom82が小核の挙動と安定的な維持に関与していることを示しており、繊毛虫が進化過程でPom82を獲得したことが二核性の成立における極めて重要な要因であったと予想される。

研究成果

• [国際共同研究] The University of Chicago(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: The University of Chicago
• [雑誌論文] Newly found Tetrahymena nucleoporins, Nup214, Nup153 and Pom121/Pom82, differentiate nuclear pore complexes of functionally distinct nuclei (2018)
  • 著者名/発表者名: Masaaki Iwamoto, Yasushi Hiraoka, Tokuko Haraguchi
  • 雑誌名: Communicative & Integrative Biology 巻: 11 ページ: e1384890
  • DOI: 10.1080/19420889.2017.1384890
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Remodeling the specificity of an endosomal CORVET tether underlies formation of regulated secretory vesicles in the ciliate Tetrahymena thermophila (2018)
  • 著者名/発表者名: Daniela Sparvoli, Elisabeth Richardson, Hiroko Osakada, Xun Lan, Masaaki Iwamoto, Grant R. Bowman, Cassandra Kontur, William A. Bourland, Denis H. Lynn, Jonathan K. Pritchard, Tokuko Haraguchi, Joel B. Dacks, Aaron P. Turkewitz
  • 雑誌名: Current Biology 巻: 28 ページ: 697-710
  • DOI: 10.1016/j.cub.2018.01.047
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Nuclear localization signals targeting to macronucleus and micronucleus in binucleated ciliate Tetrahymena thermophila (2018)
  • 著者名/発表者名: Masaaki Iwamoto, Chie Mori, Hiroko Osakada, Takako Koujin, Yasushi Hiraoka, Tokuko Haraguchi
  • 雑誌名: Genes to Cells 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • DOI: 10.1111/gtc.12602
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] テトラヒメナの核膜孔複合体を分ける膜貫通型ヌクレオポリンPom121/Pom82 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岩本政明、小坂田裕子、森知栄、平岡泰、原口徳子
  • 学会等名: 第50回日本原生生物学会大会・第1回日本共生生物学会
• [学会発表] 二核性生物テトラヒメナの大小核核膜孔複合体の違い (2017)
  • 著者名/発表者名: 岩本政明、小坂田裕子、森知栄、福田康弘、長尾恒治、小布施力史、平岡泰、原口徳子
  • 学会等名: 第40回日本分子生物学会年会
• [学会発表] テトラヒメナの小核に特異的な膜貫通型ヌクレオポリンPom82の機能解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岩本政明、小坂田裕子、森知栄、平岡泰、原口徳子
  • 学会等名: 第35回染色体ワークショップ・第16回核ダイナミクス研究会
• [備考] Cell Magic World 生物情報グループ
  • URL: http://www2.nict.go.jp/frontier/seibutsu/CellMagic/