2018 Fiscal Year Annual Research Report
減数分裂における細胞核・クロマチン構造の変換メカニズム
| Project Area | Chromatin potential for gene regulation |
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| Project/Area Number |
18H05533
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
平岡 泰 大阪大学, 生命機能研究科, 教授 (10359078)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2023-03-31
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| Keywords | クロマチン / 減数分裂 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、減数分裂における細胞核およびクロマチン構造の変換メカニズムを明らかにするために、分裂酵母をモデルとして、減数分裂期への移行に伴っておこるクロマチンの核内配置や、減数分裂期特有のクロマチン局所構造を、イメージングと分子遺伝学的手法などを用いて解析をおこなっている。
本年度は、まずクロマチンと核膜・核膜孔複合体との相互作用を解析するために、分裂酵母の核膜タンパク質Lem2とBqt4の相互作用に注目した。Lem2の局在が別の核膜タンパク質Bqt4に依存することを明らかにし、論文を発表した(Hirano et al., 2018)。また、進化的に離れた繊毛虫においてもLem2タンパク質を同定することに成功し、Lem2タンパク質の普遍的な重要性を示唆した(Iwamoto et al,, 2019)。さらに、ヒト核膜孔複合体のアセンブリーの仕組みについても論文を発表した（Sukriye et al., 2019）。
次いで、非コードRNAとの相互作用を解析するために、非コードRNAが蓄積するクロマチン領域を特定した。また、この領域に非コードRNAを蓄積させるために必要なタンパク質を探索した。その結果、RNAプロセッシングに関わる普遍的なタンパク質を見いだした。さらに、染色体の特定領域に蓄積した非コードRNAが相同染色体の対合に寄与することが明らかになった。この成果は、論文として投稿準備中である。さらに、分裂酵母ゲノム約150箇所にlacOリピートを挿入しLacI-GFPで可視化した株を用いて、相同染色体の対合をゲノムワイドに解析することに成功した（未発表）。
さらに、ヒストン修飾によるクロマチンの制御を解析するために、ヒストンH2A、H3、H4の変異体を作製し、減数分裂での染色体分離を解析し、染色体分離に異常を示す変異株を取得した。この成果は、論文として投稿準備中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
（１）クロマチンと核膜・核膜孔複合体との相互作用、（２）クロマチンと非コードRNAとの相互作用、（３）ヒストン修飾によるクロマチンの制御の３つの項目について、論文に至る成果を得ることができた（発表済または投稿中・投稿準備中）。
また、相同染色体の対合をシミュレートする数理モデルを構築し、論文を発表した(Takao et al., 2019)。実験データに基づいた数理モデルを構築することで、領域に貢献できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、（１）核膜との相互作用、（２）非コードRNAとの相互作用、（３）ヒストン修飾、の３つの要素に絞り、これらがクロマチンを制御するメカニズムを解析する。
（１）分裂酵母の核膜タンパク質Lem2の機能に影響を与える因子として、核膜タンパク質Bqt4およびERタンパク質Lnp1に注目し、これらの核膜タンパク質がゲノムの安定性に与える影響を研究する。
（２）非コードRNAが相同染色体の対合に寄与する物理化学的な仕組みとして液相分離の可能性について検討する。
（３）ヒストンH2A・H2Bの修飾が染色体分離に与える影響について解析し、ヒストンの変動が、DNA複製や相同染色体間の接着や分配などクロマチン機能にどのような影響を与えるか検証する。また、アセチル化ヒストンH4に対する結合タンパク質の生化学的な探索も並行して進める。
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