中心体複製の開始機構と個体発生におけるその破綻

中心体复制的启动机制及其在个体发育中的分解

基本信息

批准号：
21K06147
负责人：
中村貴紀
金额：
$ 2.66万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

中心体は微小管構造の母・娘中心小体とその周囲に集合した蛋白質複合体PCMによって構成される非膜型の細胞内小器官である。微小管重合の核となる中心体は細胞分裂期に双極性の紡錘体極として微小管重合ネットワークを制御することにより染色体の均等分配に本質的な役割を担う。中心体数の異常は染色体の不安定性（染色体の異数性、欠失、転座など）を惹起するため発癌および癌の悪性度を高める主要因となる。また中心体蛋白質の遺伝子変異に伴う中心体の機能欠損あるいは異常は小頭症、膿疱性腎症等の疾患発症に繋がることが報告されている。このため正常細胞では中心体数はG1期に1つ、S期に複製されて2つになる様に厳密に管理されるが、中心体複製の分子制御機構に関して現在でも不明な点が多く残されている。中心体複製にはリン酸化酵素PLK4が中心的役割を担っており、中心体複製期(S期)に同分子は母中心小体の基底部に移行することにより新規中心小体(娘中心小体)の複製開始を担うことが知られている。中心体複製にPLK4分子は必須であるが、細胞質に分布する翻訳された直後のPLK4が中心小体複製の場となる母中心小体の基底部にどの様にして正確に輸送されるか、その分子機構は十分には解明されていない。我々は中心体複製の時期に先行して起こる中心体複製の鍵分子PLK4の中心体移行機構の解明を試みた。その結果PLK4分子の中心体移行領域を特定し、またこの中心体移行領域に対して特異的に結合する分子を質量分析による網羅的探索を行った。更に同探索によって得られた分子の中からPLK4の中心体輸送に関わる分子を特定し、分子レベルでPLK4の中心体移行機構を詳細に解明した。またPLK4および中心体輸送分子の異常が発癌あるいは胚発生期の発育不全を惹起することを示す知見も得ており、中心体輸送が生命の恒常性維持の全般に極めて重要であることを明らかにした。

中心体是一种非膜类型的细胞内细胞器，由带有微管结构的母女centriles组成，围绕它们组装的蛋白质复合物PCM。中心体是微管聚合的核心，在染色体的相等分布中，通过控制微管聚合网络作为在细胞分裂阶段的双极轴心极中起着至关重要的作用。异常的中心体数量会导致染色体不稳定性（染色体非整倍性，缺失，易位等），并且是增加致癌作用和癌症恶性肿瘤的主要因素。还据报道，与中心体蛋白中的基因突变相关的中心体功能缺乏或异常会导致诸如小头畸形和脓疱性肾病之类的疾病发作。因此，在正常细胞中，严格控制着中心体的数量，以便它们在G1阶段复制一个，在S期重复两个，但是关于中心体复制的分子调节机制仍然存在许多未知数。磷酸烯酶PLK4在中心体复制中起着核心作用，众所周知，在中心体复制阶段（S相），分子过渡到母子中心体的基础部分，从而启动了新型中心体（女儿中心体）的复制。尽管PLK4分子对于中心体复制至关重要，但在细胞质中分布的PLK4的分子机制被准确地转移到Centriole的基础部分，这是Centriole复制的位置，尚未完全理解。我们试图阐明PLK4的中心体转移的机理，PLK4是cent骨复制的关键分子，在中心体复制时间之前发生。结果，鉴定了PLK4分子的中心体转移区域，并通过质谱法彻底搜索了特异性与该中心体转移区域的分子。此外，从通过搜索获得的分子中鉴定出参与PLK4的中心体转运的分子，并详细阐明了PLK4 centrosom在分子水平下的plk4 centrosom tomprance机制。我们还发现证据表明，PLK4和中心体转运分子的异常会在胚胎发育过程中引起癌症或发育功能障碍，这表明中心体转运对于整体维持生命稳态非常重要。