Structural basis for dynamic kinetochore assembly essential for chromosome segregation

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染色体の均等分配は、染色体上のセントロメア領域に形成されるキネトコアと呼ばれる超分子構造体によって制御される。キネトコアは、セントロメアのマーカーであるCENP-A ヌクレオソームを認識し、セントロメア上に会合する。キネトコアは2つの階層構造からなり、第一に、細胞周期を通して、常にセントロメア領域に会合している構成的セントロメア局在ネットワークタンパク質群（CCAN）がキネトコアの足場を形成する。細胞分裂時には、その外側に、紡錘体微小管との直接結合するKMNネットワークとよばれるタンパク質構造体が形成される。本研究の目的は、細胞周期依存的に変化するキネトコアにおける分子会合モードの制御機構の解明である。当初、CCANコア複合体中、間期特異的に形成されるCENP-C/CENP-LN複合体の構造機能解析を計画していたが、研究期間中に、CENP-C、CENPLN複合体を含むヒトのCCANコア構造が報告されたため、研究方針を修正し、下記の２つの研究項目を行った。1)ニワトリのDT40細胞を用いたCCAN複合体の精製、機能解析試験官内で再構成した複合体の構造知見のみでは、細胞周期依存的なCCANの構造制御を理解するには至らない。実際に細胞内で起こっているCCANの構造変化の実態を調べるため、ニワトリのDT40細胞から精製したCCAN複合体のクライオ電顕を用いた単粒子解析をおこなった。2)細胞周期依存的なKNL2タンパク質のCENP-Aヌクレオソーム結合先行研究によってCCANコア複合体の構造が明らかになったが、間期におけるCENP-Aヌクレオソームの認識を担う因子、その制御機構は不明なままである。本研究では、クライオ電顕を用いた単粒子解析により、細胞周期依存的なニワトリKNL2タンパク質によるCENP-Aヌクレオソーム認識の構造基盤を明らかにし、新しい機能モデルを提唱した。