染色体分配を制御するセントロメアの分子基盤の解明

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25221106
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 深川 竜郎 大阪大学, 生命機能研究科, 教授 (60321600)
• 研究期間 (年度): 2013-05-31 – 2018-03-31
• キーワード: セントロメア / 染色体分配 / 細胞分裂 / エピジェネティックス / タンパク質複合体

研究実績の概要

1)染色体工学を活用したセントロメアの形成機構の解明　　これまでの基盤研究(S)の研究において、実験的に培養細胞中でネオセントロメアを作成することに成功してきた。さらに、そのシステムを用いて、セントロメアヌクレオソーム中に含まれるヒストン修飾の同定を目指し、本年度はH4の5番目と12番目のリジンがアセチル化され、それがセントロメアの形成に重要であるという結果を得た。これは、特筆すべき成果と考えている。また、過去の研究でシステムを構築してきたLacO-LacIのシステムを活用して、微小管結合タンパク質のリクルートに関与するCENP-CとCENP-T の2 pathwaysは、細胞周期を通じて、使い分けをしていることを明らかにした。
2)セントロメア構成タンパク質の試験管内再構成　　昆虫ウイルスの実験系を活用することで、CENP-H複合体の再構成については終了した。次に、この複合体の構造解析実験に入った。また、1分子イメージングを用いて、CENP-H複合体がNdc80複合体の微小管結合能にどのように関与しているかを解析できた。
3)セントロメアタンパク質複合体の原子レベルでの基盤構造の解明　　CENP-H複合体は巨大複合体であり、X線結晶構造解析は困難であるので、電子顕微鏡を用いた構造解析を開始した。20A程度の解像度でこの複合体を観察できるようになってきた。今後、クライオEMなどを活用することで、高精度の構造解析を目指す。

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

新しいヒストン修飾の同定が進み、これがセントロメアの形成に重要であることを示せたのは、予想外の進展である。その結果、よリ詳しいセントロメア形成機構の解析実験に入ることができた。残りの再構成実験や構造解析の実験は、概ね予定通りに進行しているが、総合的に見て、当初の計画以上のペースで研究は、進展している。

今後の研究の推進方策

これまでの研究は、順調に推進できているので、基本的には、引き続き研究計画に沿って研究を推進する。再構成タンパク質の解析は、電子顕微鏡解析を中心に進める。タンパク質再構成の評価として、1分子顕微鏡観察の導入を開始したが、この実験も継続して行う。

研究成果

• [国際共同研究] MIT/Stanford大学(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: MIT/Stanford大学
• [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] サントペテルブルグ 大学(ロシア連邦)
  • 国名: ロシア連邦
  • 外国機関名: サントペテルブルグ 大学
• [国際共同研究] IFOM(イタリア)
  • 国名: イタリア
  • 外国機関名: IFOM
• [雑誌論文] Constitutive centromere-associated network controls centromere drift in vertebrate cells. (2017)
  • 著者名/発表者名: Hori T, Kagawa N, Toyoda A, Fujiyama A, Misu S, Monma N, Makino F, Ikeo K, Fukagawa T.
  • 雑誌名: J Cell Biol. 巻: 216 ページ: 101-113
  • DOI: 10.1083/jcb.201605001.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Chromatin binding of RCC1 during mitosis is important for its nuclear localization in interphase. (2016)
  • 著者名/発表者名: Furuta M, Hori T, Fukagawa T.
  • 雑誌名: Mol Biol Cell. 巻: 27 ページ: 371-381
  • DOI: 10.1091/mbc.E15-07-0497.
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] RbAp48 is essential for viability of vertebrate cells and plays a role in chromosome stability. (2016)
  • 著者名/発表者名: Satrimafitrah P, Barman HK, Ahmad A, Nishitoh H, Nakayama T, Fukagawa T, Takami Y.
  • 雑誌名: Chromosome Res. 巻: 24 ページ: 161-173
  • DOI: 10.1007/s10577-015-9510-8.
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Auxin/AID versus conventional knockouts: distinguishing the roles of CENP-T/W in mitotic kinetochore assembly and stability. (2016)
  • 著者名/発表者名: Wood L, Booth DG, Vargiu G, Ohta S, deLima Alves F, Samejima K, Fukagawa T, Rappsilber J, Earnshaw WC.
  • 雑誌名: Open Biol. 巻: 6 ページ: 150230
  • DOI: 10.1098/rsob.150230.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Genetic complementation analysis showed distinct contributions of the N-terminal tail of H2A.Z to epigenetic regulations. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kusakabe M, Oku H, Matsuda R, Hori T, Muto A, Igarashi K, Fukagawa T, Harata M.
  • 雑誌名: Genes Cells 巻: 21 ページ: 122-135
  • DOI: 10.1111/gtc.12327.
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Biochemical and Structural Analysis of Kinetochore Histone-Fold Complexes. (2016)
  • 著者名/発表者名: Nishino T, Fukagawa T.
  • 雑誌名: Methods Mol Biol. 巻: 1413 ページ: 135-146
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-3542-0_9.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Chicken rRNA Gene Cluster Structure. (2016)
  • 著者名/発表者名: Dyomin AG, Koshel EI, Kiselev AM, Saifitdinova AF, Galkina SA, Fukagawa T, Kostareva AA, Gaginskaya ER.
  • 雑誌名: PLoS One. 巻: 11 ページ: e0157464
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0157464.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Kinetochore assembly and function through the cell cycle. (2016)
  • 著者名/発表者名: Nagpal H, Fukagawa T.
  • 雑誌名: Chromosoma 巻: 125 ページ: 645-659
  • DOI: 10.1007/s00412-016-0608-3.
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Chromatin determinants of the inner-centromere rely on replication factors with functions that impart cohesion. (2016)
  • 著者名/発表者名: Abe T, Kawasumi R, Arakawa H, Hori T, Shirahige K, Losada A, Fukagawa T, Branzei D.
  • 雑誌名: Oncotarget. 巻: 7 ページ: 67934-67947
  • DOI: 10.18632/oncotarget.11982.
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Acetylation of histone H4 lysine 5 and 12 is required for CENP-A deposition into centromeres. (2016)
  • 著者名/発表者名: Shang WH, Hori T, Westhorpe FG, Godek KM, Toyoda A, Misu S, Monma N, Ikeo K, Carroll CW, Takami Y, Fujiyama A, Kimura H, Straight AF, Fukagawa T.
  • 雑誌名: Nature Commun. 巻: 7 ページ: 13465
  • DOI: 10.1038/ncomms13465.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] Molecular assembly of vertebrate kinetochore (2017)
  • 著者名/発表者名: 深川竜郎
  • 学会等名: 染色体研究の最前線
  • 発表場所: 大阪大学 (大阪府吹田市)
  • 年月日: 2017-01-16 – 2017-01-17
  • 招待講演
• [学会発表] セントロメア・キネトコアの構築機構 (2016)
  • 著者名/発表者名: 深川竜郎
  • 学会等名: 岡崎フラグメント50周年シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学 (愛知県名古屋市)
  • 年月日: 2016-12-21 – 2016-12-22
  • 招待講演
• [学会発表] Epigenetic regulation for kinetochore specification and assembly in vertebrates (2016)
  • 著者名/発表者名: Tatsuo Fukagawa
  • 学会等名: Chromosome Stability 2016
  • 発表場所: Thiruvananthapuram, india
  • 年月日: 2016-12-15 – 2016-12-18
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Molecular architecture of the kinetochore in vertebrates (2016)
  • 著者名/発表者名: Tatsuo Fukagawa
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜 (神奈川県横浜市)
  • 年月日: 2016-11-30 – 2016-12-02
  • 招待講演
• [学会発表] Epigenetic regulation of centromere specification and kinetochore assembly (2016)
  • 著者名/発表者名: Tatsuo Fukagawa
  • 学会等名: 国立遺伝学研究所研究会
  • 発表場所: 国立遺伝学研究所 (静岡県三島市)
  • 年月日: 2016-10-27 – 2016-10-28
  • 招待講演
• [学会発表] Epigenetic regulation of centromere specification and kinetochore assembly (2016)
  • 著者名/発表者名: Tatsuo Fukagawa
  • 学会等名: Gordon Research Conference on Centromere Biology
  • 発表場所: Mount Snow, USA
  • 年月日: 2016-07-24 – 2016-07-29
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] セントロメア・キネトコア形成におけるエピジェネティック制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 深川竜郎
  • 学会等名: 第６８回日本細胞生物学会
  • 発表場所: 京都テルサ (京都府京都市)
  • 年月日: 2016-06-15 – 2016-06-17
  • 招待講演
• [学会発表] セントロメア・キネトコアの形成機構 (2016)
  • 著者名/発表者名: 深川竜郎
  • 学会等名: 「タイムシグナルと制御」シンポジウム
  • 発表場所: 筑波大学下田臨海実験センター (静岡県下田市)
  • 年月日: 2016-06-10 – 2016-06-11
  • 招待講演
• [備考] 遺伝子が次世代へ伝わるメカニズムを解明
  • URL: http://www.fbs.osaka-u.ac.jp/jpn/events/achievement/shang-fukagawa-20161104/
• [備考] 遺伝子伝達の鍵、解明 がん細胞死滅に道 大阪大研究チーム
  • URL: http://www.sankei.com/west/news/161105/wst1611050079-n1.html
• [備考] セントロメアは動くことができる
  • URL: http://www.fbs.osaka-u.ac.jp/jpn/events/achievement/hori-fukagawa-20161209/