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2021 年度 実績報告書

染色体倍加に伴う慢性的な中心体異常の発生原理と細胞不均一性への寄与

研究課題

研究課題/領域番号 19H03219
研究機関北海道大学

研究代表者

上原 亮太  北海道大学, 先端生命科学研究院, 准教授 (20580020)

研究分担者 塚田 祐基  名古屋大学, 理学研究科, 助教 (80580000)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード染色体倍加 / 中心体
研究実績の概要

本研究ではガン形成への寄与が目される「染色体倍加」現象に伴う中心体の構造・機能変化の原理と意義の解明を目的とした。染色体倍加に伴った分裂期中心体増大(中心体へのタンパク質の集積亢進)の特徴を更に解析するために、同調細胞で中心体複製阻害と細胞質分裂阻害を順に誘導し、中心体数を正常数(=2)に保持したままで、染色体のみを倍加させる手法を確立し、繰り返しの染色体倍加が分裂期中心体タンパク質の集積に及ぼす影響を調べた。その結果、染色体倍加を1回引き起こした細胞では、倍加直後から顕著な中心体増大が観察され、さらに倍加を2回繰り返した細胞では、一回倍加細胞に比べて更に中心体増大が亢進され、中心体周辺物質の不定形な断片化が頻発することが分かった。このような断片化は、中心体タンパク質の集積を負に制御(集積を抑制)するタンパク質ユビキチン化制御遺伝子の発現抑制を行った際にも、染色体倍加を起こした細胞で特異的に頻発することを発見した。また、同遺伝子の発現抑制時、染色体倍加細胞では非倍加細胞と比較して著しい中心体の断片化に伴って紡錘体の多極化、染色体の不等分配が引き起こされることが分かった。興味深いことに、本研究で確立した手法で中心体増大を特異的に抑制した染色体倍加細胞では、上記遺伝子抑制時の中心体断片化による多極紡錘体形成が抑制され、細胞分裂異常が非倍加細胞レベルにまで解消した。これらの結果から、染色体倍加に付随する中心体構造あたりのタンパク質プール量の倍増が、中心体タンパク質の余剰集積を引き起こすことで、中心体構造維持の制御が脆弱になることが明らかになった。さらに、この脆弱性を突いた遺伝子阻害により染色体倍加細胞で選択的に劇的な細胞分裂障害が引き起されたことから、この中心体増大現象を標的とした染色体倍加細胞選択的な増殖抑制法の有効性が示唆された。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件) (うち招待講演 2件)

  • [国際共同研究] Semmelweis University(ハンガリー)

    • 国名
      ハンガリー
    • 外国機関名
      Semmelweis University
  • [国際共同研究] Tata Institute of Fundamental Research(インド)

    • 国名
      インド
    • 外国機関名
      Tata Institute of Fundamental Research
  • [雑誌論文] Low-invasive 5D visualization of mitotic progression by two-photon excitation spinning-disk confocal microscopy2022

    • 著者名/発表者名
      Kamada Takafumi、Otomo Kohei、Murata Takashi、Nakata Kaito、Hiruma Shota、Uehara Ryota、Hasebe Mitsuyasu、Nemoto Tomomi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 ページ: 809

    • DOI

      10.1038/s41598-021-04543-7

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Ultrastructural Characteristics of Finger-Like Membrane Protrusions in Cell Competition2022

    • 著者名/発表者名
      Kamasaki Tomoko、Uehara Ryota、Fujita Yasuyuki
    • 雑誌名

      Microscopy

      巻: in press ページ: in press

    • DOI

      10.1093/jmicro/dfac017

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecular basis of functional exchangeability between ezrin and other actin-membrane associated proteins during cytokinesis2021

    • 著者名/発表者名
      Yang Guang、Hiruma Shota、Kitamura Akira、Kinjo Masataka、Mishra Mithilesh、Uehara Ryota
    • 雑誌名

      Experimental Cell Research

      巻: 403 ページ: 112600~112600

    • DOI

      10.1016/j.yexcr.2021.112600

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 動物非二倍体細胞における細胞分裂障害の発生機序2021

    • 著者名/発表者名
      上原亮太
    • 学会等名
      第80回 日本癌学会学術総会 シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] 動物生活感を特徴づける”倍数性・中心体リンク”2021

    • 著者名/発表者名
      上原亮太
    • 学会等名
      第94回日本生化学会大会 シンポジウム
    • 招待講演

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公開日: 2022-12-28  

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