セントロメア/動原体機能の包括的理解

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22H00408
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 深川 竜郎 大阪大学, 大学院生命機能研究科, 教授 (60321600)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2025-03-31
• キーワード: セントロメア / 動原体 / 染色体分配 / 細胞周期 / エピジェネティックス / タンパク質構造

研究実績の概要

セントロメアは、染色体分配に必須なゲノム領域である。染色体の正確な分配は、生命の維持にとって必要不可欠であるため、セントロメアを中心とした染色体分配機構の解明を目指した研究はきわめて重要である。セントロメア研究は進んできたが、「セントロメア上で、どのような特徴的なクロマチン構造が形成され、そこに、複数のタンパク質が、どのように制御されて機能的な複合体を形成して、どのように染色体分配を達成させるのか?」と言うセントロメア/動原体に関する基本的かつ本質的な問いに、答えようとする研究は少ない。本研究では、代表者自身が開発してきた独自のネオセントロメア創出の実験系を活用して、ゲノム解析技術により、セントロメアクロマチンの特徴を明らかにする。そして、そこに結合するタンパク質複合体の構造変化をクライオ電子顕微鏡で解析する。さらに、遺伝学・細胞生物学的な解析をあわせて、セントロメア/動原体が染色体分配を達成させるための一連の分子機構を、包括的に明らかにする研究を行う。具体的な計画では、I) セントロメア領域のクロマチン構造の特徴解明、II) 動原体サブ複合体集合の制御機構の二つ計画を平行して進めた。2023年度は、3C-qPCR法を用いてネオセントロメア配列の自己集合を解析した。特にCENP-Cの多量体化領域が自己集合に関わることを明らかにした。また、ネオセントロメア創出の実験系において、Mis18複合体非依存的にCENP-Aがセントロメアクロマチンに導入される経路があることを発見した。さらに、動原体の構造解析においては、CCAN複合体がKNL2というタンパク質間期特異的に結合することも明らかにできた。これらは、セントロメア・動原体の包括的な理解につながる成果と言える。

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

予期せぬ発見も得られ、セントロメアの理解が予想を超えるペースで進んだと判断しているため。

今後の研究の推進方策

計画した実験をこなし、一つ一つの課題で結果を出していくように務める。

研究成果

• [国際共同研究] MIT(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: MIT
• [国際共同研究] エジンバラ大学(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: エジンバラ大学
• [国際共同研究] JNCASR(インド)
  • 国名: インド
  • 外国機関名: JNCASR
• [雑誌論文] Artificial tethering of constitutive centromere-associated network proteins induces CENP-A deposition without Knl2 in DT40 cells. (2024)
  • 著者名/発表者名: Cao J, Hori T, Ariyoshi M, Fukagawa T
  • 雑誌名: J Cell Sci 巻: 137 ページ: jcs261639
  • DOI: 10.1242/jcs.261639
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] CENP-A and CENP-B collaborate to create an open centromeric chromatin state. (2023)
  • 著者名/発表者名: Nagpal H, Ali-Ahmad A, Hirano Y, Cai W, Halic M, Fukagawa T, Sekulic N, Fierz B
  • 雑誌名: Nature Commun. 巻: 14 ページ: 8227
  • DOI: 10.1038/s41467-023-43739-5
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] An updated view of the kinetochore architecture (2023)
  • 著者名/発表者名: Ariyoshi M, Fukagawa T
  • 雑誌名: Trends Genet. 巻: 39 ページ: 941-953
  • DOI: 10.1016/j.tig.2023.09.003
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Mitotic perturbation is a key mechanism of action of decitabine in myeloid tumor treatment. (2023)
  • 著者名/発表者名: Yabushita T, Chinen T, Nishiyama A, Asada S, Shimura R, Isobe T, Yamamoto K, Sato N, Enomoto Y, Tanaka Y, Fukuyama T, Satoh H, Kato K, Saitoh K, Ishikawa T, Soga T, Nannya Y, Fukagawa T, Nakanishi M, Kitagawa D, Kitamura T, Goyama S.
  • 雑誌名: Cell Rep. 巻: 42 ページ: 113098
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2023.113098
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A ubiquitin-proteasome pathway degrades the inner nuclear membrane protein Bqt4 to maintain nuclear membrane homeostasis. (2023)
  • 著者名/発表者名: Le TK, Hirano Y, Asakawa H, Okamoto K, Fukagawa T, Haraguchi T, Hiraoka Y
  • 雑誌名: J Cell Sci. 巻: 136 ページ: jcs260930
  • DOI: 10.1242/jcs.260930
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Centromere/kinetochore is assembled through CENP-C oligomerization. (2023)
  • 著者名/発表者名: Hara M, Ariyoshi M, Sano T, Nozawa RS, Shinkai S, Onami S, Jansen I, Hirota T, Fukagawa T
  • 雑誌名: Mol. Cell 巻: 83 ページ: 2188-2205.e13.
  • DOI: 10.1016/j.molcel.2023.05.023
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Ceramide synthase homolog Tlc4 maintains nuclear envelope integrity via its Golgi translocation. (2023)
  • 著者名/発表者名: Hirano Y, Ohno Y, Kubota Y, Fukagawa T, Kihara A, Haraguchi T, Hiraoka Y
  • 雑誌名: J Cell Sci. 巻: 136 ページ: jcs260923
  • DOI: 10.1242/jcs.260923
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] マウスをもちいたCENP-C機能ドメイン解析 (2024)
  • 著者名/発表者名: 原昌稔、孔維霞、繆嘉航、若林雄一、橋本昌和、 佐々木洋、藤森俊彦、深川竜郎
  • 学会等名: 第41回染色体ワークショップ・第22回核ダイナミクス研究会
• [学会発表] 分裂期型キネトコアをつくる分子基盤 (2024)
  • 著者名/発表者名: 竹之下 憂祐、有吉 眞理子、原 昌稔、深川 竜郎
  • 学会等名: 第41回染色体ワークショップ・第22回核ダイナミクス研究会
• [学会発表] CENP-Cのクラスター化による動原体の機能構築機構 (2023)
  • 著者名/発表者名: 深川竜郎
  • 学会等名: 第75回日本細胞生物学会
  • 招待講演
• [学会発表] From small CENPs to CCAN, KMN, and Kinetochores (2023)
  • 著者名/発表者名: Tatsuo Fukagawa
  • 学会等名: Cell Dynamics and Chromosomal stability International Workshop 2023
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Molecular mechanisms of the kinetochore assembly during chromosome segregation (2023)
  • 著者名/発表者名: Tatsuo Fukagawa
  • 学会等名: 第82回日本癌学会学術総会
  • 招待講演
• [学会発表] KNL2とCENP-CはCENP-A導入と間期プレ動原体構築に関与する (2023)
  • 著者名/発表者名: 堀哲也、曹静暉、深川竜郎
  • 学会等名: 第95回日本遺伝学会大会
• [学会発表] Towards understanding the molecular mechanism of CENP-T complex recruitment and maintenance at the kinetochore (2023)
  • 著者名/発表者名: Shreyas Sridhar, Reiko Nakagawa and Tatsuo Fukagawa
  • 学会等名: CellBio2023
  • 国際学会
• [学会発表] Binding of CENP-C to KMN is a Safeguard of Accurate Chromosome Segregation (2023)
  • 著者名/発表者名: Masatoshi Hara, Weixia Kong, Yuich Wkabayashi, Masakazu Hashimoto, Hiroshi Sasaki, Toshihiko Fujimori, Tatsuo Fukagawa
  • 学会等名: CellBio2023
  • 国際学会
• [学会発表] Analysis for the CCAN dependent CENP-A incorporation (2023)
  • 著者名/発表者名: JINGHUI CAO, Tetsuya Hori, Mariko Ariyoshi and Tatsuo Fukagawa
  • 学会等名: 第46回日本分子生物学会年会
• [学会発表] The mammalian CENP-C N-terminus is required for CENP-C function and maintenance of genome stability (2023)
  • 著者名/発表者名: Weixia Kong, Hara Masatoshi, Hirano Yasuhiro and Tatsuo Fukagawa
  • 学会等名: 第46回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 細胞分裂期特異的なCENP-T-Mis12C結合の分子基盤 (2023)
  • 著者名/発表者名: 竹之下 憂祐、有吉 眞理子、原 昌稔、 中川 れい子、深川竜郎
  • 学会等名: 第46回日本分子生物学会年会
• [学会発表] The CRISPR screening identifies genes which are genetically related to CENP-C (2023)
  • 著者名/発表者名: Jiahang Miao, Masatoshi Hara, Heather R. Keys, Kuan-Chung Su, Iain M. Cheeseman and Tatsuo Fukagawa
  • 学会等名: 第46回日本分子生物学会年会
• [備考] 染色体分配の「担い手」動原体の形成メカニズムを発見
  • URL: https://www.fbs.osaka-u.ac.jp/ja/research_results/papers/detail/1063
• [備考] 曹静暉さんのインタビューがJournal of Cell Scienceの特集に掲載
  • URL: https://www.fbs.osaka-u.ac.jp/ja/news/detail/782