【研究分野】細胞生物学

【研究領域課題番号】22247031 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

細胞分裂 / 細胞質分裂 / 収縮環 / アクチン / ミオシン / 細胞 / タンパク質 / 微細構造 / 生体分子 / シグナル伝達 / 電子顕微鏡 / 細胞周期 / 細胞運動

【研究成果の概要】

細胞質分裂は収縮環の収縮によって細胞が中央部からくびり切れることによりおこる。私は分裂酵母の収縮環ー細胞膜複合体（細胞ゴースト）を単離し、ATPを加えて収縮環を人為的に収縮させることに初めて成功した。この実験系を用い、アクチンの脱重合は収縮そのものには必須ではないことなどいくつかの性質を明らかにできた。また収縮環形成の際のアクチンの分裂位置への集合にはミオシンVが関与していることが示唆された。ウニ卵の分裂溝にアクチン重合を促進するuDiaがアクチンと共存することも示した。さらにカエル卵抽出液を人工脂質膜に封入することにより、脂質膜小胞中でアクチンの流れが起こることを見いだした。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2010-04-01 - 2015-03-31

【配分額】39,910千円 (直接経費: 30,700千円、間接経費: 9,210千円)

【研究分野】広領域

【研究領域課題番号】12490008 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

細胞質分裂 / 収縮環 / アクチン / ミオシン / 低分子量Gタンパク質 / アクチン調節タンパク質 / リン酸化 / 分裂溝

【研究成果の概要】

収縮環の形成機構を分裂酵母とアフリカツメガエル卵を用いて解析した。分裂酵母においては収縮環は、核分裂の間に細胞中央部に蓄積してくるF-アクチンケーブルから形成されるように見える。まず前期にF-アクチンケーブルでできたaster様構造がspindle pole body近辺に形成され、これから1本の先導ケーブルが伸びて細胞を取り巻く。蓄積したF-アクチンケーブルは先導ケーブルに融合して収縮環が完成するように見える。Cdc12は先導ケーブルの伸長に働き、Cdc15は先導ケーブルへのF-アクチンケーブルの融合過程に働くことが分かった。
低分子量Gタンパク質Rhoは細胞分裂シグナル伝達系の主要メンバーと考えている。そこでRhoシグナル伝達系がどのようにして細胞質分裂を制御するのかを解明するため、分裂酵母のRhoの研究を進めた結果、新規のRhoファミリータンパク質Rho3を見い出した。Rho3は細胞膜に局在していた。Rho3とCdc42の下流に共通の標的として新規のformin/diaphanousタンパク質のFor3があることも明らかになった。Rho3とFor3はアクチン細胞骨格、微小管を支配し、その結果、細胞形状や細胞分裂位置の決定に関与していることが分かった。
アフリカツメガエルの収縮環形成について微小管の働きを研究した。微小管毒による微小管の破壊は収縮環の収縮は阻害しないが、形成を阻害した。分裂溝直下で両極から伸びた星状体微小管が連結していることを見い出した。またこれまで細胞質分裂の分裂シグナルに関連していると思われていたCaイオンについて分裂溝付近での放出を検討した結果、分裂後半あるいは分裂後にCa waveの発生はあるものの、分裂溝先導端ではCa blip, Ca puffといった微小なシグナルでさえ存在しないことが分かった。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2000 - 2002

【配分額】13,900千円 (直接経費: 13,900千円)

【研究分野】細胞生物学

【研究領域課題番号】09898014 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

細胞質分裂 / 収縮環 / アクチン / ミオシン / 分裂シグナル / リン酸化

【研究成果の概要】

細胞質分裂の研究の現状と将来の展望を把握するために、国際シンポジウム『細胞質分裂の分子メカニズム』を平成10年1月28日、29日に東京の駒場エミナースで開催した。海外からは細胞質分裂の研究をリードする8名の研究者を招待し、国内からは将来性のある若手を中心に13名の研究者を招いた。海外から招待した研究者は以下のとおりである。
Kathryn G.Miller (ワシントン大学)
John R.Pringle (ノースカロライナ大学)
Viesturs Simanis (スイスがん研究所)
Fred Chang (コロンビア大学)
Raymond Rappaport (マウントデザートアイランド生物学研究所)
Douglas J.Fishkind (ノートルダム大学)
Arturo DeLozanne (デューク大学)
Yu-li Wang (ウースター生物学医学研究所)
本シンポジウムは国内外の研究者の情報交換や協同研究の打ち合わせの場として有効に機能した。また本シンポジウムの発表から馬渕一誠が代表者として企画された重点領域研究『細胞質分裂の分子機構』に参加した若手研究者が優れた研究成果を上げていること、我が国の細胞質分裂に関する研究が国際的なレベルに達していることなどが確認された。シンポジウム後の研究班会議で、これらの成果を土台として、細胞質分裂の研究の新しい研究組織を企画し、この分野のさらなる発展をめざすことが決定された。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】1997

【配分額】2,700千円 (直接経費: 2,700千円)

【研究分野】動物発生・生理学

【研究領域課題番号】01304005 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

卵核胞 / 卵成熟促進因子 / サイクリン / ヌクレオプラズミン / ヒストンH1サブタイプ / 収縮環 / アクチン / 卵割溝 / cdc2蛋白質 / 精子前核 / 抗チュ-ブリン抗体 / 分裂溝 / S期 / 卵成熟分裂 / 卵熟成促進因子 / 分裂装置 / 表層細胞質 / アクチン繊維

【研究成果の概要】

ヒトデ卵母細胞から卵核胞を効率よく大量に分離する方法を確立し、それを用いて細胞分裂周期に伴う卵の「かたさ」の変化、卵成熟促進因(MPF)の増幅因子、および精子前核誘導因子等を生化学的に解析するための実験系が確立した(根本)。ヒトで成熟卵から得たサイクリンmRNAを注射すると、同種卵のみならずカエルの卵成熟も誘導される。このmRNAを基にサイクリンcDNAをクロン化してその塩基配列を決定した。サイクリンは未成熟卵に既に存在し、リン酸化型cdc2蛋白質と複合体をつくって不活性MPFを形成しているが、cdc2蛋白質の脱リン酸化によりこの複合体がヒストンH1キナ-ゼ活性をもつに至ったのがMPF活性である。サイクリンの蛋白質分解によりMPFは不活化され、分裂期の終了がもたらされる(岸本)。カエル成熟卵抽出物を用いた無細胞系に界面活性剤処理した精子を加えて前核を誘導し、プロタミンが体細胞型ヒストンに置換される過程を解析した。ブロタミンは卵細胞質に含まれる卵核胞由来のヌクレオプラズミンによって精子核から非酵素的にすバやく離脱し、代わりに体細胞型ヌクレオソ-ムコアヒストン群が加わるが、H1は前核および卵割期を通じて特異なサブタイプHIXから成る(片桐)。細胞質分裂の際に現われる収縮環は、軽鎖をリン酸化されたミオシンが集合してアクチン繊維を組織化することにより形成される。収縮環の形成を調節する蛋白質のひとつデパクチンがアクチント結合する部位を決定し、またGーアクチンの重合を阻害するプロフィリンの一次構造を決定した(馬渕)。両生類の卵割溝形成の誘導および分裂溝の進行のいずれもがコルヒチン、ウ“ィンブラスチンにより阻害され、微小管が分裂面での収縮構造の形成に直接関与することが示唆された(沢井)。

【研究種目】総合研究(A)

【研究期間】1989 - 1990

【配分額】11,300千円 (直接経費: 11,300千円)