渡邊研究室

東京大学分子細胞生物学研究所 染色体動態研究分野

Laboratory of Chromosome Dynamics Institute of Molecular and Cellular Biosciences

 

    細胞が分裂して増えていく過程で、ゲノム情報を担う染色体もコピーが作られて、娘細胞に均等に分配されていきます。これは生命を維持する上で最も基本的でかつ必須の機構であり、染色体の分配に間違いが起きると細胞のがん化につながることが分かってきました。一方、ゲノム情報を次世代に伝える生殖細胞では、減数分裂という特殊な染色体の分配により、染色体数が半分になった卵あるいは精子が形成されます。先天性疾患のダウン症や早期流産の多くはこの減数分裂の間違いに起因することが知られています。染色体分配の制御機構は不明の点が多く、その理解は生物学および基礎医学いずれの観点からも極めて重要な研究課題です。私たちの研究室では、このような観点から染色体分配の制御機構の解明をめざす研究を行っており、これまでに世界的な多くの研究成果をあげています。

1.動原体の方向性を決める機構
均等分裂では、複製された姉妹染色分体は、その動原体部分で反対方向からのスピンドル微小管により引っ張られるのに対し、減数分裂に見られる還元分裂では姉妹染色分体が同一極からのスピンドル微小管によって捕らえられます(図1)。体細胞分裂と比較すると、減数分裂では第一分裂にみられる還元分裂が余分に挿入されているだけで、ここにゲノムを半分にする本質的機構があることが分かります。複製したゲノムを反対方向へ分配する(均等分裂)か同じ方向へ運ぶ(還元分裂)かはある意味まったく正反対のことでありますが、その違いを作り出している分子機構はよく分かっていませんでした(図2)。近年、私たちの研究室の分裂酵母を用いた研究により、染色体の接着を司る染色体接着因子コヒーシンにその違いを作り出す要因の一つがあることが明らかになりました。さらに、新規動原体タンパク質Meikin (Moa1)が動原体部位の接着を促進あるいは維持することによって、一方向性を規定する働きがあることが分かりました(図2)。現在、さらに動原体の方向の制御に関わる新たな因子のスクリーニングを進め、その分子機構の全貌を明らかにすることを目指して研究を進めています。

2.動原体の接着を守る機構
還元分裂においては、動原体部分の方向性の問題以外にも、その接着の維持に関する重要な問題が長い間未解決のままでした。私たちが分裂酵母を用いて発見し命名した減数分裂特異的な動原体因子シュゴシン(Sgo1)は、還元分裂のときにセントロメアでRec8が分解されないように特異的に守る役割を担っていました(図1)。シュゴシンも、コヒーシンと同様に、酵母からヒトにいたるすべての真核生物に保存されたタンパク質であります。ヒトHeLa細胞をもちいた培養細胞の研究により、哺乳動物のシュゴシンは体細胞分裂においても動原体に局在し、均等分裂を保証する上で大事な働きを合わせ持つことも明らかにしました。さらに、動原体とスピンドル微小管の正しい結合を促進するオーロラキナーゼのセントロメア局在が、シュゴシンに依存して起きており、その局在制御網ICS(インナーセントロメア・シュゴシン)ネットワークを明らかにしました(図3)。現在、ICSネットワークの異変と細胞のがん化との関連を調べています。

3.マウスの生殖細胞を用いた解析
 マウス卵のRNAiを用いた実験によって、減数分裂でのシュゴシンの役割が、酵母から哺乳動物まで保存されていることを明らかにしました。最近では、マウスの生殖細胞で特異的にセントロメアあるいはテロメアに局在化するタンパク質を同定することに成功しています。動物細胞の減数分裂過程における、テロメア主導の染色体運動および動原体の方向性制御の研究も進めています(図4)。究極的には、すべての真核生物に普遍的に保存された染色体分配の基本機構を明らかにすることを目的としています。

 本研究室に興味のある方は、一度研究室を訪問してください。自信のある方は、やや専門的ですが、英文総説 Geometry and force behind kinetochore orientation: lessons from meiosis. Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 13, 370-382 (2012) を読んで見てください。
生命科学の研究者を目指す学生さんの訪問を心から歓迎します。

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Research-研究内容
-染色体分配の分子機構の解明-

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