セントロメアの維持・形成に関与する非ゲノム情報

2023 年度 実績報告書

• 研究領域: 多様かつ堅牢な細胞形質を支える非ゲノム情報複製機構
• 研究課題/領域番号: 22H04692
• 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 – 2024-03-31
• キーワード: セントロメア / クロマチン / エピジェネティックス / 細胞分裂 / ゲノム情報

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。興味深いことに、多くの生物のセントロメアは、塩基配列による“ゲノム情報”では規定されずに、エピジェネティックな“非ゲノム情報”によって規定される。CENP-Aと呼ばれるセントロメアに特異的なヒストンH3がエピジェネティックな目印として働いていると考えられてはいるが、セントロメアを規定するための“非ゲノム情報”の実体については不明な点が多い。本研究では、セントロメアが形成される際に必要な“非ゲノム情報”の実体の解明を目指した。具体的には、I) セントロメアクロマチンの特徴が形成される分子機構の解明、II) セントロメアクロマチンのコンパクトさに関与するCENP-Cの構造特性、III) セントロメアタンパク質のオリゴマー化と染色体分配機能との関連解明を目指した。深川らが独自に開発してきたネオアセントロメアの実験系を活用して3C-qPCR法でその詳細を解析した結果、ネオセントロメアがコンパクトなクロマチン構造をとることが明らかになり、セントロメアタンパク質CENP-Cのノックアウトでそのコンパクトな特徴が失われることが明らかになった。また、CENP-Cどの特徴がこのコンパクト化に関与しているかを解析するとCENP-CのC末端側に存在するCupin領域による多量体化が重要であることが明らかになった。CENP-CのC末端側に人工的な多量体化配列を導入するとCENP-C機能の一部を相補することも明らかにした。また、CENP-Cの多量体領域を欠き、コンパクトなクロマチン形成が弱くなると染色体分配が異常になることも判明した。これらの研究を通じて、配列では規定されないセントロメアの“非ゲノム情報”の実体が理解できた。

現在までの達成度 (段落)

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

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