染色体分配に必須なセントロメアの形成機構の解明

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H06167
• 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): 2017-05-31 – 2022-03-31
• キーワード: セントロメア / 染色体分配 / 細胞周期 / エピジェネティックス / タンパク質構造

研究実績の概要

セントロメアは、染色体分配に必須なゲノム領域である。染色体の正確な分配は、生命の維持にとって必要不可欠であるため、セントロメアを中心とした染色体分配機構の解明を目指した研究はきわめて重要である。我々は、20年以上にわたり、セントロメアの分子基盤の解明を目指した研究を精力的に行ってきており、国内外から高い評価を受けてきた。本研究では、我々のこれまでの研究をベースに、それをさらに発展させて、セントロメアの形成機構を解明することを目的として研究を進めた。具体的な計画では、I) 細胞周期に依存したセントロメア構成タンパク質ネットワークの理解、II) セントロメアが形成されるゲノム基盤の理解、III) 電子顕微鏡を活用したセントロメアタンパク質複合体の構造基盤の理解の3計画の研究を平行して進めた。特に、2020年度に進める予定であったMis12複合体とCENP-Tとの関連研究が、コロナウイルスの影響で共同研究が遅れたものの、2021年９月までに研究を行い、CENP-TにおけるMis12複合体の意義を明らかにでき、論文発表に至った。また、関連して、セントロメアが形成されるゲノム基盤の理解を目指した研究では、新規CENP-A取り込み機構を明らかにし、電子顕微鏡を活用したセントロメアタンパク質複合体の構造基盤の理解の研究においては、KNL2とCENP-Aヌクレオソームの複合体構造を明らかにするなどの成果が得られた。

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

計画した実験は順調に進み、論文発表も着実に行ったため。

今後の研究の推進方策

計画に従って、研究を進める。

研究成果

• [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] MIT/ハーバード大学(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: MIT/ハーバード大学
• [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] Mobility of kinetochore proteins measured by FRAP analysis in living cells (2022)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Reito、Hirano Yasuhiro、Hara Masatoshi、Hiraoka Yasushi、Fukagawa Tatsuo
  • 雑誌名: Chromosome Research 巻: 30 ページ: 43～57
  • DOI: 10.1007/s10577-021-09678-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Transfected plasmid DNA is incorporated into the nucleus via nuclear envelope reformation at telophase (2022)
  • 著者名/発表者名: Haraguchi Tokuko、Koujin Takako、Shindo Tomoko、Bilir Sukriye、Osakada Hiroko、Nishimura Kohei、Hirano Yasuhiro、Asakawa Haruhiko、Mori Chie、Kobayashi Shouhei、Okada Yasushi、 Chikashige Yuji、Fukagawa Tatsuo、Shibata Shinsuke、Hiraoka Yasushi
  • 雑誌名: Communications Biology 巻: 5 ページ: 78
  • DOI: 10.1038/s42003-022-03021-8
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Recruitment of two Ndc80 complexes via the CENP-T pathway is sufficient for kinetochore functions (2022)
  • 著者名/発表者名: Takenoshita Yusuke、Hara Masatoshi、Fukagawa Tatsuo
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 13 ページ: 851
  • DOI: 10.1038/s41467-022-28403-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cryo‐EM structure of the CENP‐A nucleosome in complex with phosphorylated CENP‐C (2021)
  • 著者名/発表者名: Ariyoshi Mariko、Makino Fumiaki、Watanabe Reito、Nakagawa Reiko、Kato Takayuki、Namba Keiichi、 Arimura Yasuhiro、Fujita Risa、Kurumizaka Hitoshi、Okumura Ei‐ichi、Hara Masatoshi、Fukagawa Tatsuo
  • 雑誌名: The EMBO Journal 巻: 40 ページ: e105671
  • DOI: 10.15252/embj.2020105671
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Kinetochore stretching-mediated rapid silencing of the spindle-assembly checkpoint required for failsafe chromosome segregation (2021)
  • 著者名/発表者名: Uchida Kazuhiko S.K.、Jo Minji、Nagasaka Kota、Takahashi Motoko、Shindo Norihisa、Shibata Katsushi、Tanaka Kozo、Masumoto Hiroshi、Fukagawa Tatsuo、Hirota Toru
  • 雑誌名: Current Biology 巻: 31 ページ: 1581～1591.e3
  • DOI: 10.1016/j.cub.2021.01.062
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] CENP-C Phosphorylation by CDK1 in vitro (2021)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Reito、Ariyoshi Mariko,Hara Masatoshi、Fukagawa Tatsuo
  • 雑誌名: BIO-PROTOCOL 巻: 11 ページ: e3879
  • DOI: 10.21769/BioProtoc.3879
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A Simple Method to Generate Super-sensitive AID (ssAID)-based Conditional Knockouts using CRISPR-based Gene Knockout in Various Vertebrate Cell Lines (2021)
  • 著者名/発表者名: Nishimura Kohei、Fukagawa Tatsuo
  • 雑誌名: BIO-PROTOCOL 巻: 11 ページ: e4092
  • DOI: 10.21769/BioProtoc.4092
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Bub1 and CENP-U redundantly recruit Plk1 to stabilize kinetochore-microtubule attachments and ensure accurate chromosome segregation (2021)
  • 著者名/発表者名: Chen Qinfu、Zhang Miao、Pan Xuan、Yuan Xueying、Zhou Linli、Yan Lu、Zeng Ling-Hui、Xu Junfen、 Yang Bing、Zhang Long、Huang Jun、Lu Weiguo、Fukagawa Tatsuo、Wang Fangwei、Yan Haiyan
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 36 ページ: 109740～109740
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2021.109740
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A Simple Method that Combines CRISPR and AID to Quickly Generate Conditional Knockouts for Essential Genes in Various Vertebrate Cell Lines (2021)
  • 著者名/発表者名: Nishimura Kohei、Fukagawa Tatsuo
  • 雑誌名: Methods Mol Biol 巻: 2377 ページ: 109～122
  • DOI: 10.1007/978-1-0716-1720-5_6
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Bridgin connects the outer kinetochore to centromeric chromatin (2021)
  • 著者名/発表者名: Sridhar Shreyas、Hori Tetsuya、Nakagawa Reiko、Fukagawa Tatsuo、Sanyal Kaustuv
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 12 ページ: 146
  • DOI: 10.1038/s41467-020-20161-9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Artificial generation of centromeres and kinetochores to understand their structure and function (2020)
  • 著者名/発表者名: Hori Tetsuya、Fukagawa Tatsuo
  • 雑誌名: Experimental Cell Research 巻: 389 ページ: 111898～111898
  • DOI: 10.1016/j.yexcr.2020.111898
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dynamics of kinetochore structure and its regulations during mitotic progression (2020)
  • 著者名/発表者名: Hara Masatoshi、Fukagawa Tatsuo
  • 雑誌名: Cellular and Molecular Life Sciences 巻: 77 ページ: 2981～2995
  • DOI: 10.1007/s00018-020-03472-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] CENP‐50 is required for papilloma development in the two‐stage skin carcinogenesis model (2020)
  • 著者名/発表者名: Saito Megumi、Kagawa Naoko、Okumura Kazuhiro、Munakata Haruka、Isogai Eriko、Fukagawa Tatsuo、Wakabayashi Yuichi
  • 雑誌名: Cancer Science 巻: 111 ページ: 2850～2860
  • DOI: 10.1111/cas.14533
  • 査読あり
• [雑誌論文] H3K9me3 maintenance on a Human Artificial Chromosome is required for segregation but not centromere epigenetic memory (2020)
  • 著者名/発表者名: Martins Nuno M. C.、Cisneros-Soberanis Fernanda、Pesenti Elisa、Kochanova Natalia Y.、Shang Wei-Hao、Hori Tetsuya、Nagase Takahiro、Kimura Hiroshi、Larionov Vladimir、Masumoto Hiroshi、Fukagawa Tatsuo、Earnshaw William C.
  • 雑誌名: Journal of Cell Science 巻: 133 ページ: jcs242610
  • DOI: 10.1242/jcs.242610
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A super-sensitive auxin-inducible degron system with an engineered auxin-TIR1 pair (2020)
  • 著者名/発表者名: Nishimura Kohei、Yamada Ryotaro、Hagihara Shinya、Iwasaki Rie、Uchida Naoyuki、Kamura Takumi、Takahashi Koji、Torii Keiko U、Fukagawa Tatsuo
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: 48 ページ: e108～e108
  • DOI: 10.1093/nar/gkaa748
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Essentiality of CENP-A Depends on Its Binding Mode to HJURP (2020)
  • 著者名/発表者名: Hori Tetsuya、Cao JingHui、Nishimura Kohei、Ariyoshi Mariko、Arimura Yasuhiro、Kurumizaka Hitoshi、Fukagawa Tatsuo
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 33 ページ: 108388～108388
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2020.108388
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Kinetochore dynamics in the early embryonic development (2021)
  • 著者名/発表者名: Masatoshi Hara, Masakazu Hashimoto, Mami Nakagawa, Hiroshi Sasaki, Toshihiko Fujimori, Tatsuo Fukagawa
  • 学会等名: 第44回日本分子生物学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] Analysis of interaction between kinetochore protein subcomplexes (2021)
  • 著者名/発表者名: Yudai Fukui, Masatoshi Hara, Tatsuo Fukagawa
  • 学会等名: 第44回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Structural basis of kinetochore protein networks regulated by the cell cycle-dependent phosphorylation (2021)
  • 著者名/発表者名: 山口夏実、有吉眞理子、深川竜郎
  • 学会等名: 第44回日本分子生物学会年会
• [学会発表] The cryo-EM structure of the CENP-A nucleosome in complex with KNL2 (2021)
  • 著者名/発表者名: Honghui Jiang, Mariko Ariyoshi, Fumiaki Makino, Reito Watanabe, Tatsuo Fukagawa
  • 学会等名: 第44回日本分子生物学会年会
• [学会発表] The CRISPR screening reveals genes which are genetically related to CENP-C (2021)
  • 著者名/発表者名: Jiahang Miao, Masatoshi Hara, Heather R. Keys, Kuan-Chung Su, Iain M. Cheeseman, Tatsuo Fukagawa
  • 学会等名: 第44回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Analysis for the CENP-I dependent CENP-A incorporation pathway (2021)
  • 著者名/発表者名: Jinghui Cao, Tetsuya Hori, Tatsuo Fukagawa
  • 学会等名: 第44回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 正確な染色体分配を保障するKMNネットワークの分子解剖 (2021)
  • 著者名/発表者名: 竹之下 憂祐、原 昌稔、深川 竜郎
  • 学会等名: 第44回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Molecular Dissection of the KMN network on the CENP-T pathway. (2021)
  • 著者名/発表者名: Tatsuo Fukagawa
  • 学会等名: CellBio2021
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] セントロメアのクロマチン構造とエピジェネティックス (2021)
  • 著者名/発表者名: 堀哲也、曹静暉、深川竜郎
  • 学会等名: 日本遺伝学会
  • 招待講演
• [学会発表] 改良型オーキシンと受容体を用いた高感度タンパク質分解法 (2021)
  • 著者名/発表者名: 西村浩平、山田遼太郎、萩原伸也、岩崎理恵、打田直行、高橋宏二、嘉村巧、鳥居啓子、深川竜郎
  • 学会等名: 日本遺伝学会
  • 招待講演
• [学会発表] Dynamics on kinetochore assembly during cell cycle progression (2020)
  • 著者名/発表者名: Tatsuo Fukagawa
  • 学会等名: GRC on centromere Biology
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] セントロメアおよび動原体の分子基盤の解明 (2020)
  • 著者名/発表者名: 深川竜郎
  • 学会等名: 日本遺伝学会
  • 招待講演
• [学会発表] CENP-Aヌクレオソーム-CENP-Cタンパク質複合体の立体構造からみえてきた染色体分配を支えるキネトコア複合体の動的制御 (2020)
  • 著者名/発表者名: 有吉眞理子、深川竜郎
  • 学会等名: 日本生化学会
  • 招待講演
• [学会発表] 染色体不安定およびゲノム再編成を防ぐ正確な動原体構造 (2020)
  • 著者名/発表者名: 深川竜郎
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] CENP-C creates a compact chromatin configuration within centromeres (2020)
  • 著者名/発表者名: 原 昌稔、有吉 眞理子、深川 竜郎
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
  • 招待講演
• [備考] 染色体分配の「担い手」動原体の働き、ゲノム編集を駆使し解明
  • URL: https://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2022/20220214_1
• [備考] 染色体分配の「担い手」を原子レベルで構造決定
  • URL: https://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2021/20210119_1