Comprehensive understanding for centromeres and kinetochores

对着丝粒和动粒的全面理解

基本信息

批准号：
22H00408
负责人：
深川竜郎
金额：
$ 27.46万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

セントロメアは、染色体分配に必須なゲノム領域である。染色体の正確な分配は、生命の維持にとって必要不可欠であるため、セントロメアを中心とした染色体分配機構の解明を目指した研究はきわめて重要である。セントロメア研究は進んできたが、「セントロメア上で、どのような特徴的なクロマチン構造が形成され、そこに、複数のタンパク質が、どのように制御されて機能的な複合体を形成して、どのように染色体分配を達成させるのか?」と言うセントロメア/動原体に関する基本的かつ本質的な問いに、答えようとする研究は少ない。本研究では、代表者自身が開発してきた独自のネオセントロメア創出の実験系を活用して、ゲノム解析技術により、セントロメアクロマチンの特徴を明らかにする。そして、そこに結合するタンパク質複合体の構造変化をクライオ電子顕微鏡で解析する。さらに、遺伝学・細胞生物学的な解析をあわせて、セントロメア/動原体が染色体分配を達成させるための一連の分子機構を、包括的に明らかにする研究を行う。具体的な計画では、I) セントロメア領域のクロマチン構造の特徴解明、II) 動原体サブ複合体集合の制御機構の二つ計画を平行して進めた。2022年度は、セントロメアに特徴的なクロマチン構造について3Dゲノム構造解析によって明らかにし、コンパクトネスという特徴的なセントロメアクロマチン構造を明らかにした。また、動原体の構造解析においては、CCAN複合体の精製や再構成に加えて、CENP-Aヌクレオソーム、CENP-CについてクライオEMあるいはX線結晶構造解析によって構造を明らかにした。構造と染色体分配機能との関連について継続して研究を行っている。

中心粒是染色体分布必不可少的基因组区域。由于准确的染色体分布对于维持生命是必不可少的，因此旨在阐明围绕着丝粒的染色体分布机制的研究非常重要。尽管中心粒的发展，但很少有研究试图回答有关共粒/丝粒的基本和基本问题，例如“在丝粒上形成哪些独特的染色质结构，多种蛋白质如何形成功能性复合物，以及如何形成染色体分布？”在这项研究中，我们将使用代表本人开发的独特的新中心粒生成的实验系统，并将使用基因组分析技术阐明Centromere染色质的特征。然后通过低温电子显微镜分析蛋白质复合物结合的结构变化。此外，与遗传和细胞生物学分析一起，我们将进行一项综合研究，以阐明一系列分子机制，这些机制允许中心粒/centromeres实现染色体分布。在特定计划中，我们并行进行：i）阐明着丝粒区域中染色质结构的特征，ii）调节着丝粒子子复合组装的机制。在2022年，3D基因组结构分析揭示了中心粒的染色质结构特征，并揭示了称为紧凑性的独特的丝粒染色质结构。此外，在丝粒细胞的结构分析中，除了纯化和重建CCAN复合物外，CEENP-A核小体和CENP-C的结构还通过冷冻或X射线晶体结构分析来阐明。正在对结构和染色体分布功能之间的关系进行持续研究。