進化的多様性を持つセントロメア構成の理解

2023 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 23K18113
• 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): 2023-06-30 – 2026-03-31
• キーワード: セントロメア / 進化的多様性 / 染色体分配 / 細胞分裂 / 動原体

研究実績の概要

真核生物における染色体分配は、細胞分裂期に両極から伸びてきた紡錘体微小管が染色体のセントロメア領域を捉え、牽引することによって遂行される。セントロメアを中心とする染色体分配機構は、多くの生物種で保存されていると考えられてきた。しかしながら、多様な生物種のゲノム配列が明らかになると、セントロメアの構成は、予想以上に生物種間で多様化していることがわかってきた。一方、染色体を牽引する紡錘体微小管タンパク質の配列は、極めて保存されており、多様化したセントロメアがどのようにして保存された紡錘体微小管と結合し、染色体分配を達成させるのかという点は、大きな謎である。そこで、本研究では、脊椎動物の主要なセントロメア構成因子を欠損している生物 (毛カビや細胞性粘菌を対象) が、どのようなセントロメア構成をしており、どのように紡錘体微小管と結合し、染色体分配を達成させるのかを明らかにすることを目的とする。毛カビに関しては、CENP-TやCENP-Wを組み換えタンパク質として精製し、その再構成複合体がDNAと結合することを示せた。また、CENP-TやDsn1にタグを付加したタンパク質を発現する毛カビを樹立して、タグ抗体による免疫沈降と質量分析実験によって、毛カビ特異的動原体タンパク質を2種類同定した。実際にそれらのタンパク質をGFP融合タンパク質として毛カビ細胞中で発現させ、CENP-Tと共局在することを確認した。粘菌に関しては、タグを付加したCENP-Aを粘菌細胞内で発現させ、細胞内の免疫沈降実験でCENP-AとSpc24/25が結合する可能性が示された。また、CENP-AのN末端領域を欠失させた変異体では結合は確認できなかった。今後の実験により、これまでのモデル生物の動原体/セントロメアとは異なる構造を明らかにしていきたい。

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

毛カビ、粘菌の研究とも新事実がいくつか発見できており、研究は順調に進展していると判断できる。

今後の研究の推進方策

最初に立てた計画に従って、予定通りに研究を推進してゆく。

次年度使用額が生じた理由

消耗品などを効率よく使用打きたため、一部の使用を次年度に持ち越しているが、すでに使用用途も決まっており、次年度は予定通りに執行できる見込みである。

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] 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
• [学会発表] マウスをもちいたCENP-C機能ドメイン解析 (2023)
  • 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 (2023)
  • 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
• [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