| 研究課題/領域番号 |
17K19362
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| 研究機関 | 国立遺伝学研究所 |
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研究代表者 |
島本 勇太 国立遺伝学研究所, 新分野創造センター, 准教授 (80409656)
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| 研究期間 (年度) |
2017-06-30 – 2020-03-31
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| キーワード | 細胞分裂 / 染色体 / 機械応答性 / 力計測 / 卵抽出液 |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、分裂期における細胞の遺伝的fidelityが染色体のいかなる機械特性によって維持されているかを明らかにすることにある。分裂期の染色体は化学・光刺激のみならず多くの力学的摂動にさらされており、それによって生じるダメージは細胞死やがん化と関連する。これまで広く行われてきた染色体の構造と動態に関する研究とそれによって得られた数多くの知見に対し、その物理的理解は遅れている。これを解決するため、当該年度では、姉妹染色分体に人為的に制御された力を作用させ、その変形や解離のダイナミクスを定量的に観察することができる顕微鏡装置を作成した。力の摂動は、ガラスを加工して作成したマイクロニードルを用いて行った。またアッセイは、Cell-freeで紡錘体形成や染色体分配過程を含む細胞周期現象を再構成することができるアフリカツメガエルの卵抽出液を用いて行った。これまでにも分裂期の染色体を力計測プローブで捕捉しその動態変化を解析した研究が存在するが、これらは培養細胞を用いて間接的に行われたものである。ここで開発した技術は、プローブと細胞膜の干渉を回避して直接、定量的な力の操作が可能である。さらには、精製タンパク質や薬剤の滴定添加も可能であるため、染色体の構造や動態を制御する分子がいかにその力学特性に関係しているかを定量的に解析することができる。ここで得られた成果の一部を、第62回アメリカ生物物理学会にて発表した。
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| 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
ガラスマイクロニードルによる定量的な力計測とコンフォーカル顕微鏡による蛍光イメージングを組みわせた実験装置を開発し、当初予定していた力学計測系の構築を完了することができたため。また、この実験系を用いて、ツメガエル卵抽出液内で再構成した紡錘体の極を捕捉することで姉妹染色分体に対して間接的なマイクロマニピュレーションを行い、その解離速度と力の間に定量的な関係性があることを見いだすに至ったため。
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| 今後の研究の推進方策 |
分裂期の姉妹染色分体をその構造と機能をできる限りインタクトに保ったまま単離精製することができるアッセイ系の確立を進める。これは、細胞周期が分裂期で停止し、また生物学的操作が容易なアフリカツメガエルの卵抽出液を用いて行なうことを予定している。同時に、ヒト培養細胞など他の系についてもその採用を視野に入れて研究を進める。これに加えて、染色体の特定部位（動原体・染色体腕など）に力計測プローブを非侵襲かつ特異的に結合させるための技術開発を進める。これには、特異抗体を使った標識、もしくはタグ付き精製タンパク質を染色体に局在させることで実現することを予定している。以上のアッセイを昨年度に開発した力計測顕微鏡と組み合わせ、染色体の力学応答と変形の性質を生理的に関連のある力の大きさや方向・速さに渡って解析し、その物理的描像の理解を目指す。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
予定していた消耗品の購入が不要となったため。次年度の研究推進に必要な消耗品の購入費して有効に活用する。
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