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2020 年度 実施状況報告書

核ラミナが核膜孔複合体の構築を制御する分子メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 20K06617
研究機関東京工業大学

研究代表者

志見 剛  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 特任准教授 (60817568)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード核ラミナ / ラミン / 核膜孔複合体 / ヌクレオポリン
研究実績の概要

核膜孔複合体を構成するヌクレオポリンの一つであるELYSがラミンファイバーと核膜孔複合体の相互作用に必要であることが判明している。そこで、核膜孔複合体と相互作用するラミンの領域(NAD)を同定するために、レーザー照射によって破損した野生型MEFの核膜に集積するラミンを観察した。mEmeraldと融合したLA、LC、LB1またはLB2を発現させた野生型MEFでは、mEmerald-LA、LCだけが核膜の破損部に集積した。次に、LAとLCの変異体を用いて同様の実験を行ったところ、テール領域内に位置する核移行シグナルNLS、Immunoglobulin-like(Ig-fold)ドメイン、ファルネシル化を受けるLAのCAAXボックスが核膜の破損部への集積に関与することが分かった。以上の結果から、これらのドメインが核膜の破損部で核膜孔複合体を再構築するために必要なNADを含む可能性が考えられる。

現在までの達成度 (区分)
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

レーザー照射によって破損した野生型MEFの核膜に集積するラミンを観察するために、mEmeraldと融合したLA、LC、LB1、LB2のほかに、核膜の破損マーカーであるmCherryと融合したNLS(NLS-sfCherry)とHaloと融合したDNAセンサーであるcGAS(Halo-cGAS)をそれぞれコードするDNAプラスミドを作製した。次に、テール領域内に位置する核移行シグナルNLS、Immunoglobulin-like(Ig-fold)ドメイン、ファルネシル化を受けるLAのCAAXボックスを欠失したLAとLCとmEmeraldの融合タンパク質をコードしたDNAプラスミドを作製した。また、NLS-sfCherryを恒常的に発現した野生型、LA/Cノックアウト、LB1ノックアウト、LB2ノックアウトMEFの細胞株を樹立した。次に、これらの実験材料を用いて、レーザー照射によって破損した核膜に集積するラミンを観察した。

今後の研究の推進方策

核膜の破損部にA型ラミンが集積するために必要なLA/CのNLSとIg-foldドメイン、LAのCAAXボックスの付近には多数のラミノパチー変異が見つかっていることから、A型ラミン遺伝子ノックアウトMEFにmEmeraldと融合させた41個のラミノパチー変異体と核膜の破損マーカーであるsfCherryと融合させたNLS(sfCherry-NLS)を同時に発現させて共焦点レーザー顕微鏡を用いた生細胞観察を行う予定である。さらに、これらのドメインは、NADを含むもしくはNADと協働して核膜の破損部で核膜孔複合体を再構築する機能がある可能性を調べるために、生化学実験によってELYSの結合するNADを同定し、A型ラミン遺伝子ノックアウトMEFにmEmeraldと融合したNADを欠失した変異体をsfCherry-NLSと同時に発現させて共焦点レーザー顕微鏡を用いた生細胞観察を行う予定である。さらに、これらの細胞で核膜孔複合体を再構築する可能性を免疫染色によって確認する予定である。

次年度使用額が生じた理由

次年度使用額は、前年度(2020年度)に行ったDNAプラスミドの作製と細胞株の樹立を継続するために必要な試薬等の費用として計上する。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (1件)

  • [国際共同研究] Dept. of Cell and Developmental Biology/Feinberg School of Medicine/Northwestern University(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Dept. of Cell and Developmental Biology/Feinberg School of Medicine/Northwestern University
  • [国際共同研究] Dept. of Biophysics/UT Southwestern Medical Center(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Dept. of Biophysics/UT Southwestern Medical Center
  • [国際共同研究] Dept. of Embryology/Carnegie Institution for Science(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Dept. of Embryology/Carnegie Institution for Science
  • [国際共同研究] Dept. of Biochemistry/University of Zurich(スイス)

    • 国名
      スイス
    • 外国機関名
      Dept. of Biochemistry/University of Zurich
  • [雑誌論文] Computational analyses reveal spatial relationships between nuclear pore complexes and specific lamins2021

    • 著者名/発表者名
      Mark Kittisopikul, Takeshi Shimi, Meltem Tatli, Joseph Riley Tran, Yixian Zheng, Ohad Medalia, Khuloud Jaqaman, Stephen A. Adam, and Robert D. Goldman
    • 雑誌名

      Journal of Cell Biology

      巻: 220 ページ: e202007082.

    • DOI

      10.1083/jcb.202007082

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Laminopathy-associated defects in repairing the nuclear lamina after nuclear rupture2020

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Shimi, Yohei Kono, Chan-Gi Pack, Stephen A. Adam, Yixian Zheng, Robert D. Goldman, Hiroshi Kimura
    • 学会等名
      第43回分子生物学会年会

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公開日: 2021-12-27  

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