核膜孔複合体タンパク質による核構造構築の分子基盤

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26440098
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 淺川 東彦 大阪大学, 生命機能研究科, 准教授 (70399533)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 核膜 / 核膜孔複合体 / 核構造 / 分裂酵母

研究実績の概要

染色体の転写抑制や核内配向の保持のために核膜タンパク質と染色体タンパク質の相互作用が重要であると考えられている。分裂酵母の核膜孔複合体タンパク質（ヌクレオポリン）のひとつであるNup132の遺伝子破壊株では核膜孔複合体（NPC）が核膜上でクラスター化することから、Nup132が核構造の形成や維持に関与することが示唆されるが、その分子機構は不明である。本研究では今までに、Nup132とそのパラログと考えられているNup131を中心に分裂酵母のヌクレオポリンのプロテオミクス解析をおこなうとともに、免疫電子顕微鏡によって核膜孔における局在を明らかにし、分裂酵母が従来モデルと比べて特異的なNPCの構造をもつことを明らかにした。本年度は、様々な部分欠損型のNup132やNup131の発現させ、局在に必要なペプチド領域を同定した。また特定のヌクレオポリンを遺伝的に改変しNPCの構造を変化させると他のヌクレオポリンの局在が変化し、分裂酵母細胞の生育に欠損をもたらすことを明らかにした。また、NPC以外の核内膜タンパク質にも注目し、分裂酵母のLem2, Man1の解析をおこなった。Lem2, Man1は酵母からヒトまでの真核生物で保存されているLEMドメインタンパク質であり、2つの膜貫通ドメインを持っている。免疫電子顕微鏡解析の結果、Lem2とMan1は細胞内ではN末およびC末が核質側に局在するように核膜内膜に局在化していた。遺伝子破壊株の表現型を解析した結果、Lem2が染色体の安定保持やセントロメア領域のヘテロクロマチン化に必要であることがわかった。また、核内構造を生細胞で可視化し解析するための新規蛍光プローブの開発をおこない、ヒストンH4のモノメチル化された20番目のリシン残基（H4K20me1）を生細胞で可視化することに成功した。また、分裂酵母の核構造についての総説を共著で執筆し、NPCと核内構造の関係についての知見を記述した。

研究成果

• [雑誌論文] Spatial organization of the Schizosaccharomyces pombe genome within the nucleus. (2017)
  • 著者名/発表者名: Matsuda A, Asakawa H, Haraguchi T, Hiraoka Y
  • 雑誌名: Yeast 巻: 34 ページ: 55-66
  • DOI: 10.1002/yea.3217.
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A genetically encoded probe for live-cell imaging of H4K20 monomethylation. (2016)
  • 著者名/発表者名: Sato Y, Kujirai T, Arai R, Asakawa H, Ohtsuki C, Horikoshi N, Yamagata K, Ueda J, Nagase T, Haraguchi T, Hiraoka Y, Kimura A, Kurumizaka H, Kimura H
  • 雑誌名: J. Mol. Biol. 巻: 428 ページ: 3885-3902
  • DOI: 10.1016/j.jmb.2016.08.010
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Inner nuclear membrane protein Lem2 augments heterochromatin formation in response to nutritional conditions. (2016)
  • 著者名/発表者名: Tange Y, Chikashige Y, Takahata S, Kawakami K, Higashi M, Mori C, Kojidani T, Hirano Y, Asakawa H, Murakami Y, Haraguchi T, Hiraoka Y
  • 雑誌名: Genes Cells. 巻: 21 ページ: 812-832
  • DOI: 10.1111/gtc.12385
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] 分裂酵母核膜内膜タンパク質Bqt4はLem2と相互作用し、細胞内局在を調整する (2017)
  • 著者名/発表者名: 衣笠泰葉, 平野泰弘, 淺川東彦, 近重裕次, 原口徳子, 平岡 泰
  • 学会等名: 第34回染色体ワークショップ第15回核ダイナミクス研究会
  • 発表場所: かずさアカデミアホール（千葉県・木更津市）
  • 年月日: 2017-01-11 – 2017-01-13
• [学会発表] 分裂酵母に特異的な核膜孔複合体の構造 (2017)
  • 著者名/発表者名: 淺川東彦、糀谷知子、小坂田裕子、大槻千鶴、長尾恒治、小布施力史、岩本政明、平岡 泰、原口徳子
  • 学会等名: 第34回染色体ワークショップ第15回核ダイナミクス研究会
  • 発表場所: かずさアカデミアホール（千葉県・木更津市）
  • 年月日: 2017-01-11 – 2017-01-13
• [学会発表] 生細胞プローブH4K20me1-mintbodyの細胞内標的特異性の検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐藤優子, 淺川東彦, 大槻千鶴, 原口徳子, 平岡 泰, 木村 宏
  • 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
• [学会発表] 分裂酵母核膜内膜タンパク質Bqt4はLem2と相互作用し、細胞内局在を調整する (2016)
  • 著者名/発表者名: 衣笠泰葉, 平野泰弘, 淺川東彦, 近重裕次, 原口徳子, 平岡 泰
  • 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
• [学会発表] Localization of inner nuclear membrane protein Lem2 is regulated by a telomere-anchoring protein Bqt4 in fission yeast. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kinugasa Y, Hirano Y, Asakawa H, Chikashige Y, Haraguchi T, Hiraoka Y.
  • 学会等名: 14th International Congress on Yeasts.
  • 発表場所: 淡路夢舞台国際会議場（兵庫県・淡路市）
  • 年月日: 2016-09-11 – 2016-09-15
  • 国際学会
• [学会発表] 分裂酵母に特異的な核膜孔複合体の構造 (2016)
  • 著者名/発表者名: 淺川東彦、糀谷知子、小坂田裕子、大槻千鶴、長尾恒治、小布施力史、岩本政明、平岡 泰、原口徳子
  • 学会等名: 第49回酵母遺伝学フォーラム研究報告会
  • 発表場所: シーサイドホテル舞子ビラ（兵庫県・神戸市）
  • 年月日: 2016-07-07 – 2016-07-09
• [図書] Fission yeast: a laboratory manual. (Hagan I, Carr AM, Grallert A, Nurse P., ed.) "Microscopic Observation of Living Cells Stained with Fluorescent Probes." (2016)
  • 著者名/発表者名: Asakawa H, Ding D-Q, Haraguchi T, Hiraoka Y.
  • 総ページ数: 487 (230-235)
  • 出版者: Cold Spring Harbor Laboratory Press
• [備考] 大阪大学大学院生命機能研究科 細胞核ダイナミクス研究室ホームページ
  • URL: http://www.fbs.osaka-u.ac.jp/jpn/general/lab/07/
• [備考] 大阪大学大学院生命機能研究科 平岡研究室ホームページ
  • URL: http://www.fbs.osaka-u.ac.jp/labs/hiraoka/index.html