Individual regulation of kinetochore-microtubule attachment revealed by a novel chromosome analysis technology

新型染色体分析技术揭示动粒-微管附着的个体调节

• 批准号: 21K15022
• 负责人: 竹之内 修
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 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-21K15022/
• 关键词: oocyte; chromosome; dCas9; labeling; chromosome segregation; dCas; 4D imaging; microtubule

本年度は、①機械学習による染色体同定モデルの構築と②個々の染色体の動態解析を行った。染色体同定モデルの構築について、これまで使用していた学習モデルでは、達成できる予測性に限界があることが判明したため、学習モデルの変更を行った。さらに、学習するデータの情報量（データの圧縮の仕方、サンプル数の変更）を増加させ、再度学習を行った。結果、1つの卵母細胞内において、5-10種の染色体を高確率（85-100%）で判定できることがわかった。本結果はdCasによる蛍光標識と機械学習によるアプローチが染色体同定に極めて有用であることを示唆している。個々の染色体の動態解析について、卵母細胞内に存在する20種の染色体のうち、10種の染色体（1,2,3,8,9,17,18,19番, X）の動態解析を行った。結果、小さな染色体（17,18,19番）は大きな染色体（1,2,3,X）に比べ、紡錘体の内側に局在することが判明した。また、核膜崩壊から1-3時間においてサイズ依存的な局在傾向が確立していき、その後anaphaseまでその傾向が維持されることが明らかになった。さらに、個々の染色体の動原体の挙動を調べると、小さな染色体ほど微小管の接合が早期に開始される可能性が判明した。この結果は、個々の染色体ごとに制御に差が存在することを示唆している。次に、動原体たんぱく質Ndc80の微小管接合部位の変異体を発現させたところ、サイズ依存的な局在が減弱された。この結果は、微小管接合の重要性を示唆している。

This year, we have conducted a number of studies on chromosome identity, chromosome construction and chromosome dynamics. Chromosome identity, structure, use, learning, prediction, boundary, learning, change, etc. Increase the amount of information in the learning process (reduce the number of users, change the number of users) and re-learn. The results showed that the high accuracy rate (85-100%) of 5-10 chromosomes in 1 oocyte was determined. The results showed that the chromosome identity of the two groups was significantly higher than that of the other groups. Dynamic analysis of chromosomes in oocytes: 20 chromosomes in oocytes, 10 chromosomes (1, 2, 3, 8, 9, 17, 18, 19, X). The results showed that small chromosomes (17, 18, 19) were different from large chromosomes (1,2,3,X), and the inner part of spindle was different. 1-3 hours after the nuclear membrane collapse, the dependence of the system tends to be established, and the later anaphase tends to be maintained. The possibility of early initiation of chromosome microtubule conjugation has been identified. The result is that there is a difference in the number of chromosomes. In addition, the development of heterogeneities at the junction of Ndc80 microtubes and their dependence on each other has been weakened. The results show the importance of microtube bonding.