核構造構築に必要な核膜孔複合体タンパク質と染色体の相互作用の分子基盤の解明

阐明核孔复合蛋白与核结构构建所需染色体之间相互作用的分子基础

基本信息

批准号：
22K06204
负责人：
淺川東彦
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：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K06204/
关键词：
核膜核膜孔クロマチン染色体分裂酵母細胞核

项目摘要

真核細胞の染色体は核膜によって細胞質と分けられている。核内で必要な分子は核膜上にある核膜孔複合体を通じて細胞質から核内に輸送される。応募者は核膜孔複合体タンパク質が核－細胞質間の分子輸送装置として働くのに加え、染色体の機能にも何らかの関連を持つことも明らかにしているが詳細なメカニズムはまだ解明されていなかった。本研究は、核膜孔複合体と染色体の相互作用をイメージング、分子遺伝学、生化学の手法を用いて解析し、核膜孔複合体を構成するタンパク質と染色体の関係を明らかにすることを目的としている。2022年度の実績は次の通りである：(1)核膜孔タンパク質を介したタンパク質修飾の減数分裂における意義の解明：減数分裂は精子や卵子を生み出す特殊な核分裂の様式である。分裂酵母では核膜孔タンパク質Nup132の欠損により減数分裂での核タンパク質の異常な漏出と核分裂の異常が起こる。核タンパク質の漏出は、タンパク質修飾（SUMO化）を除去するタンパク質Ulp1がNup132欠損によりNPCからの解離することと相関しており、Ulp1を人為的にNPCにつなぎとめるとNup132を欠く変異株での核タンパク質の漏出はなくなり減数分裂は正常になった。質量分析法を用いて、SUMO化のターゲットタンパク質としてDNAトポイソメラーゼ2（Top2）を同定した。減数分裂時のセントロメアへの結合親和性は、SUMO化型Top2では増加し、低SUMO化型Top2-12KR変異体では低下した。これらの結果は、NPCによって制御されるTop2タンパク質のSUMO化の調節が減数分裂の進行に深く関与することを示唆している。(2)核膜タンパク質Ish1とLes1の相互作用の解明：ストレス応答性の核膜タンパク質Ish1、Les1が核膜内腔で相互作用し、その相互作用はLes1のC末端領域に依存していることが明らかになった。

真核细胞的染色体通过核膜与细胞质分开。细胞核内必需的分子通过位于核膜上的核孔复合物从细胞质转运到细胞核中。申请人透露，核孔复合蛋白不仅充当细胞核和细胞质之间的分子运输装置，而且与染色体功能有一定联系，但详细机制尚未阐明。本研究旨在利用成像、分子遗传学和生化技术分析核孔复合物与染色体之间的相互作用，阐明构成核孔复合物的蛋白质与染色体之间的关系。 2022年取得的成果如下：（1）阐明减数分裂中核孔蛋白修饰的意义：减数分裂是产生精子和卵子的一种特殊的核分裂模式。在裂殖酵母中，核孔蛋白Nup132的缺失会导致减数分裂和异常核分裂过程中核蛋白的异常泄漏。核蛋白泄漏与蛋白质 Ulp1 的解离相关，由于 Nup132 缺失，Ulp1 从 NPC 中去除蛋白质修饰（SUMOylation），并且当 Ulp1 被人为地连接到 NPC 上时，缺乏 Nup132 的突变株中的细胞核会发生蛋白质泄漏停止，减数分裂变得正常。通过质谱分析，我们确定 DNA 拓扑异构酶 2 (Top2) 作为 SUMO 化的靶蛋白。减数分裂过程中与着丝粒的结合亲和力在 SUMO 化 Top2 中增加，而在低 SUMO 化 Top2-12KR 突变体中减少。这些结果表明NPC控制的Top2蛋白SUMO化的调节与减数分裂进程密切相关。 (2)核膜蛋白Ish1和Les1之间相互作用的阐明：应激反应性核膜蛋白Ish1和Les1在核膜腔内相互作用，并且这种相互作用依赖于Les1的C末端区域。

项目成果

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A nuclear pore complex‐associated regulation of SUMOylation in meiosis

减数分裂中 SUMO 化的核孔复合体相关调控

DOI：
10.1111/gtc.13003
发表时间：
2022
期刊：
Genes to Cells
影响因子：
2.1
作者：
Yang Hui‐Ju;Asakawa Haruhiko;Li Fu‐An;Haraguchi Tokuko;Shih Hsiu‐Ming;Hiraoka Yasushi
通讯作者：
Hiraoka Yasushi

分裂酵母のIsh1タンパク質とLes1タンパク質は核膜の内腔で相互作用する

裂殖酵母 Ish1 和 Les1 蛋白在核膜腔内相互作用