Structural basis for dynamic kinetochore assembly essential for chromosome segregation

染色体分离所必需的动态着丝粒组装的结构基础

基本信息

批准号：
21K06048
负责人：
有吉眞理子
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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

项目摘要

染色体の均等分配は、染色体上のセントロメア領域に形成されるキネトコアと呼ばれる超分子構造体によって制御される。キネトコアは、セントロメアのマーカーであるCENP-A ヌクレオソームを認識し、セントロメア上に会合する。キネトコアは2つの階層構造からなり、第一に、細胞周期を通して、常にセントロメア領域に会合している構成的セントロメア局在ネットワークタンパク質群（CCAN）がキネトコアの足場を形成する。細胞分裂時には、その外側に、紡錘体微小管との直接結合するKMNネットワークとよばれるタンパク質構造体が形成される。本研究の目的は、細胞周期依存的に変化するキネトコアにおける分子会合モードの制御機構の解明である。当初、CCANコア複合体中、間期特異的に形成されるCENP-C/CENP-LN複合体の構造機能解析を計画していたが、研究期間中に、CENP-C、CENPLN複合体を含むヒトのCCANコア構造が報告されたため、研究方針を修正し、下記の２つの研究項目を行った。1)ニワトリのDT40細胞を用いたCCAN複合体の精製、機能解析試験官内で再構成した複合体の構造知見のみでは、細胞周期依存的なCCANの構造制御を理解するには至らない。実際に細胞内で起こっているCCANの構造変化の実態を調べるため、ニワトリのDT40細胞から精製したCCAN複合体のクライオ電顕を用いた単粒子解析をおこなった。2)細胞周期依存的なKNL2タンパク質のCENP-Aヌクレオソーム結合先行研究によってCCANコア複合体の構造が明らかになったが、間期におけるCENP-Aヌクレオソームの認識を担う因子、その制御機構は不明なままである。本研究では、クライオ電顕を用いた単粒子解析により、細胞周期依存的なニワトリKNL2タンパク質によるCENP-Aヌクレオソーム認識の構造基盤を明らかにし、新しい機能モデルを提唱した。

染色体的均匀分布是由称为动粒的超分子结构控制的，动粒形成于染色体的着丝粒区域。着丝粒识别着丝粒标记 CENP-A 核小体并与着丝粒关联。着丝粒由两个层次结构组成：首先，组成型着丝粒定位网络蛋白（CCAN）在整个细胞周期中不断与着丝粒区域相关，形成着丝粒的支架。在细胞分裂过程中，细胞外部形成一种称为 KMN 网络的蛋白质结构，该结构直接与纺锤体微管相连。本研究的目的是阐明动粒中分子缔合模式以细胞周期依赖性方式变化的控制机制。最初，我们计划分析CENP-C/CENP-LN复合体的结构和功能，该复合体是在CCAN核心复合体的间期中专门形成的，自从人类CCAN核心结构被报道后，我们修改了我们的研究政策并进行了研究。以下两个研究项目。 1) 使用鸡 DT40 细胞对 CCAN 复合物进行纯化和功能分析。体外重建的复合物的结构知识并不能导致对 CCAN 细胞周期依赖性结构调节的理解。为了研究细胞内实际发生的 CCAN 的实际结构变化，我们使用冷冻电镜对从鸡 DT40 细胞中纯化的 CCAN 复合物进行了单颗粒分析。 2）KNL2蛋白与CENP-A核小体的细胞周期依赖性结合先前的研究已经揭示了CCAN核心复合物的结构，但在间期期间负责识别CENP-A核小体的因素及其调节机制仍然未知。这是。在本研究中，我们通过冷冻电镜的单颗粒分析阐明了鸡 KNL2 蛋白对细胞周期依赖性 CENP-A 核小体识别的结构基础，并提出了一种新的功能模型。