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。

由于第一年的关闭而更改了接受实验室，因此更改了最初计划的染色体成像方法，并对负责减数分裂中染色质调节的因素进行了分析。旨在建立的最初的染色体成像方法，旨在通过分析体内减数分裂染色体的运动体，将其应用于同源染色体配对的分析。因此，我们专注于Hop1，这是酵母中染色体轴结构的重要因素，被认为与配对有关，并分析了一个称为hormad1的因子，称为小鼠的同源物。此外，粘着素被认为具有重要功能是减数分裂中染色体轴因子的重要功能，因此我们对hormad1的轴向结构的形成机理进行了细胞学分析及其与粘连蛋白相互作用的功能。细胞学分析表明，在减数分裂开始时，Hormad1与Rad21L和Rec8（减数分裂特异性粘连素）共定位。此外，揭示了hormad1的缺乏导致rad21l定位在轴上的异常，特定于时序。此外，生化技术证实了Hormad1和粘着蛋白之间存在相互作用。此外，观察到从缺乏holorad1的小鼠获得的细胞，并发现同源染色体的配对中存在明显的异常。因此，已经揭示了Hormad1直接与减数分裂特异性粘着素相互作用，并且（1）以时间特定的方式在轴结构中起重要作用，并且（2）具有两个促进同源染色体配对的功能。目前，这项研究的结果正在准备提交论文，并计划提交给著名的国际学术期刊。

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 meiosis-specific BRCA2 binding protein recruits recombinases to DNA double-strand breaks to ensure homologous recombination

• DOI: 10.1038/s41467-019-08676-2
• 发表时间: 2019-02-13
• 期刊: NATURE COMMUNICATIONS
• 影响因子: 16.6
• 作者: Zhang, Jingjing;Fujiwara, Yasuhiro;Shibuya, Hiroki
• 通讯作者: Shibuya, Hiroki

ヨーテボリ大学(スウェーデン)

哥德堡大学（瑞典）