細胞周期M期特異的な染色体動態を制御する分子メカニズムの研究

2009 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21770222
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 木下 和久 The Institute of Physical and Chemical Research, 平野染色体ダイナミクス研究室, 専任研究員 (60447886)
• Keywords: 細胞周期 / リン酸化 / 染色体 / キナーゼ

Research Abstract

細胞周期M期において起こる核膜崩壊、スピンドル形成そして染色体の凝縮と分配は、真核生物の細胞周期のランドマーク的イベントである。このようなM期特異的イベントは、G2期からM期への遷移時においてMPFキナーゼであるCdk1/サイクリンBの活性化をトリガーとして、さまざまな標的タンパク質のリン酸化反応を介して起こされると考えられている。これらのリン酸化はCdk1/サイクリンB単独によるものではなく、Cdk1とほぼ同時期に活性化されるM期キナーゼ群が協調しながら働くことによってもたらされる。本研究では、染色体の凝縮・分配というM期特異的な染色体動態を生み出すメカニズムを明らかにする目的で、染色体の凝縮と分配に必須なタンパク質複合体「コンデンシン」のM期特異的リン酸化による制御機構の解明を目指している。高等真核生物のコンデンシンは二つのホロ複合体コンデンシンIとコンデンシンIIが存在する。コンデンシンIとIIは共通の二つのSMCサブユニットと、IとIIそれぞれに特有の三つのnon SMCサブユニットからなるヘテロ五量体の複合体である。カエル卵抽出液から精製したコンデンシンの質量分析から、SMCサブユニットおよびコンデンシンIとIIのnon SMCサブユニットそれぞれにおいてM期特異的なリン酸化部位を同定した。さらにこれらのリン酸化部位を認識するリン酸化ペプチド抗体を作製し解析したところ、各々のリン酸化がM期に同時ではなく、異なるタイミングで起きていることが見出された。以上の結果はコンデンシンの活性がM期特異的リン酸化の単純なオン・オフによって制御されているのではなく、M期の中でも時期特異的、サブユニット特異的な複雑な制御を受けて機能することを示唆しており、M期染色体動態を制御する分子メカニズムを理解するうえできわめて重要だと考えられる。