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2018 年度 実績報告書

細胞分裂における染色体-微小管相互作用の新機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 18H02471
研究機関基礎生物学研究所

研究代表者

村田 隆  基礎生物学研究所, 生物進化研究部門, 准教授 (00242024)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
キーワード紡錘体 / 微小管 / 植物細胞 / 核膜 / 染色体 / 動原体 / 細胞分裂
研究実績の概要

本研究では、植物の紡錘体形成機構、特に紡錘体微小管と染色体の相互作用の原理を解明する。染色体による微小管誘導は動植物の紡錘体形成で共通するメカニズムだが、植物の紡錘体形成における役割はわかっていない。微小管動態を詳細に解析することにより、従来考えられている“search and capture”と異なる染色体の捕捉機構が見つかると考えられる。また、核膜の役割に注目することで新規の染色体配列機構が見つかると考えられる。
本年度は、核膜、染色体、動原体の3標識細胞を作製し、北大・電子研の二光子共焦点スピニングディスク顕微鏡で3Dタイムラプス観察することにより、染色体の配列過程の段階分けに成功した。まず核膜と動原体はいっしょに発達中の紡錘体中央に集まり、その後で核膜は分離して動原体は赤道面に配列した。微小管、動原体の2標識細胞で赤道面配列過程を観察したところ、対になっている動原体の片側に微小管が結合し、引っ張り運動により移動する様子が観察された。これは、一対の動原体の両側に微小管が結合して、両側の力のバランスにより染色体が配列するという従来の配列原理を覆すものであった。そこで、この過程を詳細に解析するため、研究計画を変更して動原体と微小管の結合を可視化するマーカタンパク質の遺伝子クローニングと発現ベクター作製を行った。現在、細胞の形質転換中である。
さらに、どのようにして動原体の片側に微小管が結合するのかを明らかにするため、核膜と微小管の2標識細胞を作製し、3Dタイムラプス観察を行った。微小管の分布変化の解析から、染色体集団は核膜近傍に存在し、微小管はその内側で重合するため、紡錘体の中央側を向いた動原体が優先的に微小管と相互作用するメカニズムが示唆された。

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

イメージング解析により、新規の染色体配列メカニズムが見つかった。また、2標識、3標識の細胞作製と3Dイメージングも順調に進捗した。

今後の研究の推進方策

動原体の片側結合と引っ張りという新規の染色体配列メカニズムが見つかったので、その解析を重点的に行う。当初計画にあった微小管出現箇所のイメージング解析は、片側結合の起こる原因につながるので重点的に行う。一方、核膜裏打ちタンパク質のクローニングは中止し、染色体集団の内側で微小管を誘導する候補因子としてオーロラキナーゼと動原体タンパク質に着目して解析を行う。

  • 研究成果

    (2件)

すべて 2019

すべて 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)

  • [学会発表] Two-photon spinning disk microscopy reveals steps of chromosome alignment during mitotic spindle formation in plant cells2019

    • 著者名/発表者名
      Murata Takashi, Otomo Kohei, Kato Kagayaki, Nemoto Tomomi, Hasebe Mitsuyasu
    • 学会等名
      The 66th NIBB Conference / ABiS International Symposium
    • 国際学会
  • [学会発表] 植物紡錘体における染色体の配列運動は3つの過程に分けられる2019

    • 著者名/発表者名
      村田 隆、大友 康平、加藤 輝、根本 知己、長谷部 光泰
    • 学会等名
      2019年生体運動研究合同班会議

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公開日: 2019-12-27  

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