Collective mechanics and regulation of mitotic kinesins for spindle assembly

纺锤体组装有丝分裂驱动蛋白的集体力学和调节

• 批准号: 22H02590
• 负责人: 島本 勇太
• 金额: $ 11.07万
• 依托单位: National Institute of Genetics
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02590/
• 关键词: 細胞分裂; 紡錘体; 微小管; キネシン; 一分子計測; 有志分裂; 分子モーター; キネシン結合因子; インビトロ再構成

紡錘体は微小管を基礎に分裂期の細胞内に一過形成される染色体分配装置であり、その構造破綻は染色体分配エラーを通してがんや不妊症と密接に関係する。本研究ではこの紡錘体形成の分子機構を明らかにするため、特に有糸分裂期に活性化される数種のキネシンとその制御因子TPXの相互作用に着眼し、インビトロ再構成の手法を使って機能解析を行った。当該年度は、当初計画に従って、HEK293細胞を利用したTPX2の発現精製系を確立した。TPX2は仮説の検証に必要な数種類を準備した。また共同研究者と共に別の制御因子の発現精製も進めた。準備したコンストラクトを使用して、TPX2の微小管上での結合動態、運動能、隣接微小管の架橋特性等の解析を蛍光一分子イメージング顕微鏡を使って実現した。微小管架橋特性の解析については、その極性を高信頼で決定可能な手法を確立した。さらにTPX2存在化で４量体キネシンの一種であるEg5の微小管上でのATP依存的運動と微小管の架橋特性を詳細に可視化解析できる実験システムを構築し、未同定の機能を発見した。またこれとは独立に高速原子間力顕微鏡や電子顕微鏡を使った超分子構造の解析も進め、キネシン制御因子が示す非構造性ダイナミクスや微小管上での複合体形成能について新たな洞察を得た。これと並行して、次年度以降の目標である他種の４量体キネシンの解析準備を研究分担者と協力して進め、発現精製系の立ち上げと精製サンプルの活性評価を行った。

Spindle is a microtubule that forms a chromosome distribution mechanism in cells during mitosis. In this study, we focused on the molecular mechanism of spindle formation, especially the activation of several kinds of spindle production and the interaction of control factors TPX, and the functional analysis of spindle reorganization. In the current year, HEK293 cells were used to develop and refine TPX2 cells. TPX2 is prepared for the number of tests necessary. Co-investigators and co-authors developed a new approach to control factors. Preparation for the use of optical micromirrors, TPX2 microtubes on the analysis of binding dynamics, kinetic energy, bridging characteristics of adjacent microtubes, etc. Analysis of micro-tube bridging characteristics, polarity, high signal intensity, determination of possible methods In this paper, the existence of TPX2 is discussed in detail. The ATP-dependent motion and bridging characteristics of TPX2 microtubes are analyzed visually. The independent high-speed atomic force micromirrors and electron micromirrors enable the analysis of supramolecular structures, the development of control factors, and the discovery of new insights into complex formation on non-structural microtubes. In order to achieve this goal, the following year, the analytical preparation of 4 kinds of substances, the cooperation of the research participants, the development of the purification system, the establishment of the purification system, and the evaluation of the activity of the purification system.

项目成果

Morphological growth dynamics, active microtubule mechanics, and mechanical plasticity of the vertebrate meiotic spindle

脊椎动物减数分裂纺锤体的形态生长动力学、活性微管力学和机械可塑性

• 发表时间: 2022
• 作者: 小林美稀;柿木優佑;石水毅;大橋貴生;茶谷 絵理;Yuta Shimamoto
• 通讯作者: Yuta Shimamoto

Morphological growth dynamics and active microtubule mechanics underlying spindle self-organization

纺锤体自组织的形态生长动力学和活性微管力学

• 发表时间: 2022
• 作者: Kageyama Yoko;Nakamura Megumi;Igari Yohei;Yamaguchi Satoshi;Oguchi Akiko;Murakawa Yasuhiro;Hattori Yoshinori;Sasano Yasuyuki;Yuta Shimamoto
• 通讯作者: Yuta Shimamoto

Building and dissecting the microtubule architecture of the vertebrate metaphase spindle

构建和解剖脊椎动物中期纺锤体的微管结构

• 发表时间: 2022
• 作者: 川﨑佑真;柴田 桂成;岸 孝一郎;寳本 俊輝;小野 稜平;福田 昌弘;八尾 寛;加藤英明;秋山 英文;井上 圭一;Yuta Shimamoto
• 通讯作者: Yuta Shimamoto

紡錘体の可塑性と多極構造化

主轴塑性和多极结构

• 发表时间: 2022
• 作者: Uchino S;Ito Y;Sato Y;Handa T;Ohkawa Y;Tokunaga M;Kimura H.;島本勇太
• 通讯作者: 島本勇太

紡錘体の力学的可塑性と多極構造化

主轴的机械塑性与多极结构

• 发表时间: 2022
• 作者: 中村 隼人;今内 覚;岡川 朋弘;佐治木 大和;渡 慧;神谷 可菜;齋藤 麻矢;前川 直也;村田 史郎;大橋 和彦;島本勇太
• 通讯作者: 島本勇太