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本研究では、構成的セントロメアタンパク質ネットワーク (CCAN) の細胞周期依存的な動的ネットワーク変換の制御機構とその意義の解明を目的とした。CCANの構成因子のひとつであるCENP-Cは、CCAN内でのその結合様式を間期と分裂期 (M期) とで変化させる。これまでにCENP-CのC末領域は、M期においてセントロメアと結合するが、間期ではその結合が解離することが示されていた。前年度では、C末領域のいくつかのアミノ酸残基がM期特異的にリン酸化されることを見出した。そこでM期特異的なCENP-CのC末領域/セントロメア結合機構を、M期のリン酸化に着目して解析を行い次のような結果を得た。
1) CENP-C C末領域にあるCdk1コンセンサス配列のリン酸化が、CENP-C C末領域のM期特異的なセントロメア結合に必要であることを明らかにした。また、このリン酸化サイトはin vitroにおいてM期キナーゼCyclinB-Cdk1により直接リン酸化されることを示した。
2) このリン酸化が、CENP-C C末領域とCENP-A (セントロメア特異的ヒストンH3バリアント) ヌクレオソームとの結合を正に制御することで、CENP-C C末領域がセントロメアとM期特異的に相互作用することを、in vivoおよびin vitroの解析により見出した。
3) CENP-C C末領域とCENP-AヌクレオソームとのM期特異的な結合が、CENP-Cを介した微小管結合に依存した染色体分配に必須であることを明らかにした。
これらの結果は、CyclinB-Cdk1によるCENP-C のリン酸化が、CCAN結合ネットワークの細胞周期依存的な変換を引き起こし、それがCENP-Cを介した染色体分配に必要であることを示している。これによりCCAN結合変換がキネトコアの機能に重要な役割を果たすことが示唆された。
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