Plant genome plasticity resulting from the alteration of the M phase checkpoint

M期检查点改变导致植物基因组可塑性

• 批准号: 21K06215
• 负责人: 小牧 伸一郎
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Nara Institute of Science and Technology
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K06215/
• 关键词: M期チェックポイント; CPC複合体; ゲノム倍加; 染色体分離

研究代表者は、ゲノムの安定化に関わるM期チェックポイントの主要制御複合体の1つであるCPC複合体に注目し、その機能の解析を進めてきた。昨年度までに、動物のCPC複合体のキネトコア局在を司るSurvivinの機能的ホモログを植物においてはじめて同定し、BORI1とBORI2と名付けた。本年度は、このBORIsの更なる機能解析を行った。まず、BORIsのノックアウト植物体は他のCPC複合体構成因子のノックアウト植物体と同様に、致死であることがわかった。そこで、BORIsの発現抑制個体を作製したところ、細胞分裂時に異常な染色体分離が起こり、ゲノムが不安定になっていることが明らかとなった。この結果は、CPC複合体が植物においてもSAC複合体と共にM期チェックポイントとしての機能を持つことを示唆する。次に、BORIsタンパク質の起源に迫ることとした。通常のBLAST解析ではSurvivinとの共通性は見いだせないものの、隠れマルコフモデルを用いた相同性検索により両者の持つヘリックス領域は、もともと同一のタンパク質に由来することが判明し、また初期の真核生物はこのヘリックスのみから構成されたタンパク質を保持していたことがわかった。そして、その後の進化の過程で、各生物群において異なるヒストンリン酸化認識ドメインが付加されるという収斂進化が起こったことが明らかとなった。これにより、これまでBIRドメインを持つことが特徴であると考えられていたSurvivinの本体が、ヘリックス領域であると再定義することが可能となり、酵母や動物、そして植物以外の生物にもSurvivin/BORIに属するタンパク質が普遍的に保存されていることを発見するに至った。

首席研究者的重点是CPC复合物，CPC复合物是与稳定基因组有关的M期检查点的主要调节复合物之一，并且一直在分析其功能。到去年，在植物中首次鉴定出了动物CPC复合物的动力学定位的Survivin的功能同源物，并将其命名为Bori1和Bori2。今年，我们对这些鲍里斯进行了进一步的功能分析。首先，发现鲍里斯的基因敲除植物是致命的，类似于其他CPC复合成分的基因敲除植物。因此，当制备抑制鲍里斯表达表达的个体时，发现在细胞分裂期间发生异常的染色体隔离，导致基因组不稳定。该结果表明，CPC复合物还可以作为M相检查点以及植物中的SAC复合物。接下来，我们决定更接近鲍里斯蛋白的起源。尽管正常的爆炸分析并未揭示与Survivin的任何共同点，但使用隐藏的马尔可夫模型的同源性搜索表明，两者的螺旋区域最初均来自同一蛋白质，并且还发现，早期的真核生物携带的蛋白质仅由该螺旋组成。然后揭示了会融合进化发生的，其中在每个生物体中添加了不同的组蛋白磷酸化识别域。这使得先前认为具有BIR结构域的特征的Survivin体可以重新定义为螺旋区域，并发现属于Survivin/Bori的蛋白质在酵母，动物和其他生物体中普遍保守。

项目成果

ストレス下でも植物の正常な細胞分裂を進めるCPC複合体の局在機構を解明染色体の特定部位に局在して機能

阐明 CPC 复合物的定位机制，即使在胁迫下，CPC 复合物也能促进植物的正常细胞分裂。它通过定位于染色体的特定部分来发挥作用。

University of Groningen(オランダ)

格罗宁根大学（荷兰）

分子レベルの収斂進化による染色体パッセンジャー複合体の局在機構

分子水平趋同进化的染色体过客复合物定位机制

• 发表时间: 2023
• 作者: 小牧伸一郎;Eelco C Tromer;Geert De Jaeger;Nancy De Winne;Maren Heese;橋本隆;Arp Schnittger
• 通讯作者: Arp Schnittger

染色体パッセンジャー複合体の一員である SURVIVIN は収斂進化によって生じた

SURVIVIN，染色体乘客复合体的成员，通过趋同进化产生

• 发表时间: 2022
• 作者: 小牧伸一郎;Eelco C Tromer;Geert De Jaeger;Nancy De Winne;Maren Heese;橋本隆;Arp Schnittger
• 通讯作者: Arp Schnittger

University of Hamburg(ドイツ)

汉堡大学（德国）