Study on the chromosomal dynamics during meiosis using CRISPR/Cas system

利用CRISPR/Cas系统研究减数分裂过程中的染色体动力学

• 批准号: 16J03195
• 负责人: 藤原 靖浩
• 金额: $ 2.08万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J03195/
• 关键词: 減数分裂; 精原幹細胞; エレクトロポレーション法

初年度の受け入れ研究室の閉鎖に伴い受け入れ研究室を変更したため、当初計画していた染色体のイメージング法樹立を変更し、減数分裂におけるクロマチンの制御を司る因子の解析を進めた。当初樹立を目的とした染色体のイメージング法は、減数分裂期の染色体の動体をin vivoで解析することで相同染色体ペアリングの解析に応用することが目的であった。そこで、酵母において染色体の軸構造の重要な因子でありペアリングに関与すると考えられているhop1に着目し、マウスのホモログであるHORMAD1と呼ばれる因子の解析を行った。また、減数分裂における染色体の軸因子としてコヒーシンも重要な機能を有していると考えられているため、HORMAD1の軸構造の形成機序およびコヒーシンとの相互作用における機能の細胞学的な解析を行った。その結果、減数分裂の初期においてHORMAD1は、減数分裂特異的なコヒーシンであるRAD21LやREC8と共局在することを細胞学的な解析から明らかにした。さらに、HORMAD1を欠損することで時期特異的にRAD21Lの軸への局在に異常が現れることが明らかとなった。そして、生化学的な手法からもHORMAD1とコヒーシンとの相互作用があることを確認した。また、HORMAD1を欠損したマウスから得た細胞を観察した結果、相同染色体のペアリングに顕著な異常があることが明らかとなった。したがって、HORMAD1は減数分裂特異的なコヒーシンと直接相互作用することで（１）時期特異的に軸構造に重要な役割を果たし（２）相同染色体のペアリングを促進する二通りの機能を有していることが明らかとなった。本研究結果は、現在論文投稿準備を進めており、著名な国際学術雑誌に投稿予定である。

Early annual の by け into れ laboratory の atresia に with い by け into れ laboratory を - more し た た め, original plan し て い た chromosome の イ メ ー ジ ン グ method establish を - more し, meiosis に お け る ク ロ マ チ ン の suppression を department る factor analytical を の into め た. Original purpose set を と し た chromosome の イ メ ー ジ ン グ は, meiosis の chromosome の kinetosome を in vivo analytical す で る こ と で same chromosome ペ ア リ ン グ の parsing に 応 with す る こ と が purpose で あ っ た. そ こ で, yeast に お い て chromosome の shaft structure の important factor な で あ り ペ ア リ ン グ に masato and す る と exam え ら れ て い る hop1 に mesh し, マ ウ ス の ホ モ ロ グ で あ る HORMAD1 と shout ば れ る factor analytical line を っ の た. ま た, meiosis に お け る chromosome の axis factor と し て コ ヒ ー シ ン も を な function have important し て い る と exam え ら れ て い る た め, HORMAD1 の の shaft structure formation machine sequence お よ び コ ヒ ー シ ン と の interaction に お け る function の cytology な parsing line を っ た. そ の results, early meiosis の に お い て HORMAD1 は, meiosis specific な コ ヒ ー シ ン で あ る RAD21L や REC8 と total bureau in す る こ と を cytological な parsing か ら Ming ら か に し た. さ ら に, HORMAD1 を owe loss す る こ と で period specific に RAD21L の shaft へ の bureau who is abnormal に が れ る こ と が Ming ら か と な っ た. そ し て, biochemistry な gimmick か ら も HORMAD1 と コ ヒ ー シ ン と の interaction が あ る こ と を confirm し た. ま た, HORMAD1 を owe loss し た マ ウ ス か ら have た cells を 観 examine し た results, the same chromosome の ペ ア リ ン グ に 顕 the abnormal な が あ る こ と が Ming ら か と な っ た. し た が っ て, HORMAD1 は meiosis specific な コ ヒ ー シ ン と direct interaction す る こ と で (1) specific に shaft structure に important な "を cut fruit た し (2) the same chromosome の ペ ア リ ン グ を promote す る two-way り の function を have し て い る こ と が Ming ら か と な っ た. The results of this study are めてお. Now, the paper is ready for submission to を to めてお and to the renowned な international academic 雑 journal に for final submission to である.

项目成果

Hybrid sterility with meiotic metaphase arrest in intersubspecific mouse crosses.

亚种间小鼠杂交中减数分裂中期停滞的杂种不育。

• DOI: 10.1093/jhered/esy060
• 发表时间: 2019
• 期刊: J Hered.
• 作者: Nishino R;Petri S;Handel MA;Kunieda T;Fujiwara Y.
• 通讯作者: Fujiwara Y.

Dissecting the telomere-inner nuclear membrane interface formed in meiosis.

• DOI: 10.1038/nsmb.3493
• 发表时间: 2017-12
• 期刊: Nature structural & molecular biology
• 影响因子: 16.8
• 作者: Pendlebury DF;Fujiwara Y;Tesmer VM;Smith EM;Shibuya H;Watanabe Y;Nandakumar J
• 通讯作者: Nandakumar J

ジャクソン研究所(米国)

杰克逊实验室（美国）

A HORMAD1-RAD21L complex is required for initial homolog recognition and pairing in mouse spermatocytes

小鼠精母细胞中的初始同源识别和配对需要 HORMAD1-RAD21L 复合物

• 发表时间: 2018
• 作者: 藤原靖浩;澁谷大輝;岡田由紀;渡邊嘉典;石黒啓一郎
• 通讯作者: 石黒啓一郎

Uncoupling of transcriptomic and cytological differentiation in mouse spermatocytes with impaired meiosis

• DOI: 10.1091/mbc.e18-10-0681
• 发表时间: 2019-03-01
• 期刊: MOLECULAR BIOLOGY OF THE CELL
• 影响因子: 3.3
• 作者: Fine, Alexander D.;Ball, Robyn L.;Carter, Gregory W.
• 通讯作者: Carter, Gregory W.