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2019 年度 実施状況報告書

相同染色体対合に寄与するRNAタンパク質複合体のダイナミクス

研究課題

研究課題/領域番号 19K06503
研究機関国立研究開発法人情報通信研究機構

研究代表者

丁 大橋  国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所フロンティア創造総合研究室, 主任研究員 (50359080)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
キーワード対合 / 減数分裂 / 染色体 / 液液相分離
研究実績の概要

減数分裂の最初のステップとして相同染色体が互いを見つけて対合しなければならないが、相同染色体対合のメカニズムが未だに解明されていない部分が多い。
これまでの研究で、分裂酵母の相同染色体対合に減数分裂期に発現する長鎖非コードRNAローカスが寄与するが明らかになった。それらの長鎖非コードRNAに複数のRNA転写終結因子であるSmpたんぱく質が結合し、長鎖非コードRNAを染色体に滞留させる役割をする。
対合に非コードRNA及び転写終結因子が寄与するメカニズムを解明するために、液液相分離の関与を検証した。その結果、Smpタンパク質と長鎖非コードRNAが液液相分離したドロップレットを形成することを発見した。ドロップレットが1,6-hexanediol処理で破壊され、対合している相同染色体が離れてしまう。その後、1,6-hexanediolを培地から抜くと、再びドロップレットが形成され、対合も回復することから、Smpタンパク質と長鎖非コードRNAが一緒になって形成するドロップレットが相同染色体を繋ぐ役割を果たすことが分かった。さらに、異なる長鎖非コードRNAを含むSmpドロップレット同士が融合できないし対合も促進できないことから、長鎖非コードRNAの種類の違いで、ドロップレットの物理化学性質が変わることが示唆された。このように、相同染色体の相互認識と対合には、長鎖非コードRNA-Smp複合体は液-液相分離を介して集合体を形成し、その集合体形成と融合が相同染色体を互いに引きつける原動力を生み出していることを示唆している。今後ドロップレットの形成機構などをin-vitroで詳しく検証する予定である。

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

相同染色体対合にSmpタンパク質の液液相分離が重要な役割を果たすことを明らかにした。さらに、非コードRNAの種類でSmpドロップレットが融合するかどうかを決定していることを発見した。これらの成果が転写終結因子同染色体認識の基本原理を提示する重要な発見で、Nature Communications誌で論文発表した。

今後の研究の推進方策

Smp転写終結因子と非コードRNAの相分離をin vitroで解析し、相分離に寄与するタンパク質構造や、RNAの配列と二次構造などを詳しく解析する。

次年度使用額が生じた理由

in-vitro解析が次年度に延期したため、次年度使用額が生じた。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2019 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Chromosome-associated RNA ;protein complexes promote pairing of homologous chromosomes during meiosis in Schizosaccharomyces pombe.2019

    • 著者名/発表者名
      Ding DQ, Okamasa K, Katou Y, Oya E, Nakayama J, Chikashige Y, Shirahige K, Haraguchi T, Hiraoka Y.
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 10 ページ: 5598

    • DOI

      10.1038/s41467-019-13609-0

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Histone H2A insufficiency causes chromosomal segregation defects due to anaphase chromosome bridge formation at rDNA repeats in fission yeast.2019

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto TG, Ding DQ, Nagahama Y, Chikashige Y, Haraguchi T, Hiraoka Y.
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 ページ: 7159

    • DOI

      10.1038/s41598-019-43633-5 Abstract

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Phase separation of RNA processing proteins is involved in homologous chromosome pairing during meiotic prophase2019

    • 著者名/発表者名
      丁大橋
    • 学会等名
      10th International Meeting on Fission Yeast
    • 国際学会
  • [学会発表] 相同染色体ペアリングにおける 液相分離の役割2019

    • 著者名/発表者名
      丁大橋
    • 学会等名
      第71回日本細胞生物学会年会
  • [学会発表] 分裂酵母における相同染色体認識のメカニズム2019

    • 著者名/発表者名
      丁大橋
    • 学会等名
      酵母研究会第87回講演会
    • 招待講演
  • [備考] 生命の遺伝情報継承に重要な相同染色体対合を促進する仕組みを発見

    • URL

      https://www.nict.go.jp/press/2019/12/10-1.html

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公開日: 2021-01-27  

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