減数分裂の連続的な分裂期を保証するAPC/C制御機構の解析

确保连续减数分裂的APC/C控制机制分析

• 批准号: 12J10270
• 负责人: 青井 勇樹
• 金额: $ 1.15万
• 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: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J10270/
• 关键词: 減数分裂; 細胞周期; APC/C; CDK; サイクリン; 分裂酵母; 転写因子

有性生殖はほぼ全ての真核生物が次世代ヘゲノム情報を受け渡す際に用いる普遍的なプロセスであり、減数分裂は、その過程の中で配偶子(卵や精子)を形成するためにおこなわれる特殊な核分裂様式である。減数分裂周期では核分裂が2度連続して起き、染色体数が半減した配偶子が形成される。この減数分裂に特有の細胞周期制御を達成するため後期促進複合体APC/Cは特殊な制御を受けるが、その仕組みの詳細は不明である。分裂酵母を用いた減数分裂におけるAPC/Cの制御機構の研究内容のうち、本年度に論文として発表した次の2点の研究項目ついて述べる。(1)fzr1およびsms5/cuf2, 遺伝子の欠損株では3回目の分裂期が起きて配偶子形成に異常が生じるが、その理由は不明であった。昨年度から継続しておこなっている研究において、転写因子Sms5/Cuf2は減数分裂を終了させるためにAPC/C活性化因子fzr1遺伝子の転写を活性化することでサイクリンCdc13の分解を促進することがわかった。この仕組みにより核分裂の連続する回数は2回に限定されるというモデルを提唱した。(2)これまで減数分裂における紡錘体チェックポイント(SAC)の分子機構の多くは不明であった。そこでまず、薬剤超感受性の分裂酵母株とケミカルインヒビターを用いて、減数第一分裂期および第二分裂期に細胞を停止させながらSAC構成因子の細胞内挙動をライブイメージングする実験系を構築した。次に、Ark1キナーゼのインヒビターを用いた解析から、SACの活性化に必要なSAC構成因子Bub1タンパク質の動原体局在にはArk1キナーゼ活性が必要であることがわかった。

有性生殖是几乎所有真核生物将基因组信息传递给下一代的普遍过程，在此过程中发生减数分裂，形成配子（卵子和精子），这是一种特殊类型的核裂变。在减数分裂周期中，核分裂连续发生两次，形成染色体数量一半的配子。为了实现减数分裂特异的细胞周期控制，促进后期复合物 APC/C 受到特殊调节，但该机制的细节尚不清楚。在利用裂殖酵母进行减数分裂过程中APC/C控制机制的研究内容中，我们将讨论今年以论文形式发表的以下两项研究项目。 (1)在缺乏fzr1和sms5/cuf2基因的菌株中，发生第三次分裂并出现配子发生异常，但其原因尚不清楚。在去年以来的持续研究中，我们发现转录因子Sms5/Cuf2通过激活APC/C激活剂fzr1基因的转录来促进细胞周期蛋白Cdc13的降解，从而终止减数分裂。他提出了一个模型，其中该机制将连续核裂变事件的数量限制为两次。 (2) 迄今为止，减数分裂中纺锤体检查点（SAC）的大部分分子机制尚不清楚。首先，我们使用药物超敏裂殖酵母菌株和化学抑制剂构建了一个实验系统，对 SAC 成分的细胞内行为进行实时成像，同时在减数分裂 I 和 II 期间阻止细胞。接下来，使用 Ark1 激酶抑制剂进行的分析表明，Ark1 激酶活性是 Bub1 蛋白着丝粒定位所必需的，Bub1 蛋白是 SAC 激活所需的 SAC 成分。

项目成果

Cuf2/Sms5 boosts the transcription of APC/C activator Fzr1/Mfrl toterminate the meiotic division cycle.

Cuf2/Sms5 增强 APC/C 激活剂 Fzr1/Mfrl 的转录，从而终止减数分裂周期。

• 发表时间: 2013
• 作者: Yuki Aoi;Kunio Arai;Masaya Miyamolo;Yuji Katsuta;Akira Yamashita;Masamitsu Sato;Masayuki Yamamoto.
• 通讯作者: Masayuki Yamamoto.