ケミカルバイオロジーと遺伝子編集技術の融合による細胞周期の構成的な理解

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本研究では、細胞周期制御因子を任意のタイミングで急速に活性化／不活性化するための小分子化合物ツールの開発と、それを用いた細胞周期制御因子の細胞周期進行への寄与を明らかにすることを目指す。本年度は、昨年度に確立した、局在性リガンドmDcTMPMeを用いたiK6DHFR融合タンパク質の細胞膜局在移行誘導システムを用いて、分裂酵母の内在性の細胞周期制御因子の強制的な細胞膜局在化と、それによる細胞周期進行の制御に取り組んだ。まず、分裂酵母の細胞周期進行の中心的な因子であるサイクリン依存キナーゼ（CDK1）を標的として選択し、染色体のCDK1遺伝子の終始コドンと3'UTR間にiK6DHFRと緑色蛍光タンパク質（mNeonGreen;以下ｍNG）、および薬剤選択マーカーをノックインした分裂酵母株を樹立した。このCDK1-iK6DHFR-mNGノックイン株は、mDcTMPMe未添加での培養時は、分裂形態や分裂速度は正常に保たれ、また、CDK1の局在（G1/S/G2期の核局在やM期における細胞質への移行）への影響が無いことを確認した。この細胞の培養液にmDcTMPMeを添加すると、CDK1-iK6DHFR-mNGは、核内から細胞膜へと移行した。この培養を継続すると、分裂酵母の細胞長が伸長／短縮され、同時に細胞分裂の遅延（細胞周期進行の阻害）が誘導されることが明らかとなった。さらにiK6DHFR/mDcTMPMeの系を用いて、核以外の局所領域（紡錘体極構造や微小管）に局在化する分裂酵母のさまざまな細胞周期制御因子を細胞膜へ移行誘導することで、さまざまな表現型を得ることにも成功した。本ツールは、分裂酵母の内在性タンパク質局在を制御することで細胞機能を制御するための汎用的な化合物ツールになるものと考えられる。以上の成果は、論文にまとめて発表する予定である。