2016 Fiscal Year Annual Research Report
3D architecture of mitotic chromosomes
| Project Area | Chromosome Orchestration System |
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| Project/Area Number |
15H05971
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
平野 達也 国立研究開発法人理化学研究所, 平野染色体ダイナミクス研究室, 主任研究員 (50212171)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大杉 美穂 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (00332586)
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| Project Period (FY) |
2015-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 細胞生物学 / 生化学 / ゲノム / 染色体 / 細胞分裂 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
（１）染色体の完全再構成系の確立：研究代表者・平野は、カエル精子核と６種類の精製タンパク質因子を用いて分裂期染色分体を試験管内で再構成することに成功している。また、この系を活性化するには、Cdk1によるコンデンシンIのリン酸化が必須であることが示されている。完全再構成系を確立するためには、どのサブユニットのどのアミノ酸残基がCdk1によってリン酸化されるかを理解しなくてはならない。この目的に向けて高い非活性を有するCdk1の調整が求められているが、組換え型Cdk1-cyclin Bの発現と精製は技術的に極めて困難であることが知られている。H28年度は、制御部位に変異を導入し構成的に高い活性を示すことが期待されるCdk1-cyclin Bの発現と精製を試みた。部位特異的リン酸化抗体を用いた解析から、この標品が HEATサブユニットの期待通りの部位をリン酸化する能力を有することを確認できた。
（２）cross-species実験による解析：ヒストンシャペロンAsf1を除去したカエル卵抽出液にマウス精子核を導入することにより、ヌクレオソーム形成を抑制した条件においても染色体様構造を構築できることを見出した。H28年度は、この染色体様構造の形態をさらに深く解析した。ヌクレオソーム形成が抑制された条件下では、コンデンシンIIの局在には大きな違いが見られなかったが、コンデンシンIは中心軸の周辺に大きく拡がっていた。また、ヌクレオソームを持たない染色体は、各種ヌクレアーゼに対して高い感受性を示した。こうした結果から、ヌクレオソーム形成とコンデンシンIの間の機能的クロストークについての洞察を得た。一方、マウス卵に導入したカエル精子由来の前核では、第一卵割時の染色体凝縮が同時に形成されたマウス卵由来の雌性前核のそれと比較して遅延することを見出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
（１）染色体の完全再構成系の確立：組換え型コンデンシンIの活性化に必要となる組換え型Cdk1-cyclin Bの標品を得ることができた。
（２）cross-species実験による解析：ヌクレオソーム形成を阻害した条件下においても、コンデンシンに依存して染色体様構造を構築することができるという観察は大きな驚きであった。これまで不明であったコンデンシンとヌクレオソームの機能的クロストークが見え始めていることも大きな収穫であると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
（１）染色体の完全再構成系の確立：特異活性を有する組換え型Cdk1-cyclin Bの精製はできたが、未だ非活性が低いこと、精製プロトコルにさらなる最適化の必要があること、などの課題を解決していく必要がある。
（２）cross-species実験による解析：ヌクレオソーム形成を阻害した条件下においても染色体様構造が構築されるという驚くべき観察を論文発表することを目の前の目標としたい。精密なデータが着々と集まりつつあるので、来年度には論文発表が可能となることを期待している。
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