Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

細胞壁合成チェックポイント / 細胞周期制御 / 細胞壁 / ダイナクチン / サイクリン / 転写制御 / 細胞周期 / チェックポイント / ダイナクチン複合体 / 細胞内局在 / フォークヘッドタンパク質

本研究では新規細胞周期チェックポイントである細胞壁合成チェックポイントに関連して、特にダイナクチンの新たな機能としての細胞壁チェックポイント制御機構、について解析を行った。ダイナクチン構成因子の遺伝子破壊株を用いた解析では、ダイナクチン複合体の構成因子であるnip100破壊株、jnm1破壊株においても紡錘体を形成した細胞の蓄積が見られた。このことはArplpだけではなくNiplOOpとJnmlpを含むダイナクチン複合体が細胞壁チェックポイントの機能に必要であることを示唆している。
それに対して、ダイニンの構成因子およびNumlp,Paclp,Biklpの破壊株はチェックポイントに欠損を示さなかった。さらに、微小管の重合阻害剤であるNocodazoleを添加した場合でも、チェックポイント制御は正常に起こった。このことから、Dynactin複合体は、Dyneinおよびその関連因子を介さないメカニズムでチェックポイント制御に機能している可能性が示唆された。ダイナクチンの構成成分であるArplpの分子解剖では、Arplpのアミノ酸配列上で電荷を持つアミノ酸のクラスターを選択し、それぞれをアラニンに置換した32種類の変異アリルをもつ株を作製し、それぞれにおいてチェックポイントと核の移行機能が正常であるかどうかを調べた。その結果、細胞壁チェックポイントと核の移行機能は互いに独立して制御されており、Arplpはその2つの機能に対して分子内の異なる機能領域で関与していることが示唆された。

酵母 / 細胞周期制御 / 細胞壁チェックポイント / 先端成長 / 細胞壁 / サイクリン / ダイナクチン / グルカン / 細胞周期 / 出芽酵母 / Rho1p / GTTase / サイクリン依存性キナーゼ / チェックポイント / ダイナクチン複合体 / イメージマイニング / 細胞形態 / 自動計測

本研究計画では、出芽酵母細胞の形態形成が正しく起きるメカニズムに迫るために、(1)細胞壁合成チェックポイント制御機構、(2)細胞周期依存的な成長様式の切り替え機構、を分子レベルで解明することにした。細胞周期は、細胞周期チェックポイントと呼ばれるフィードバック機構によって厳密な制御を受けている。これまでに出芽酵母では、DNA損傷やDNA複製、アクチン細胞骨格、スピンドル形成やスピンドルの位置などをモニターするチェックポイント機構が次々と明らかにされてきたが、他にも未知のチェックポイント機構が存在している可能性も指摘されてきていた。そうした中で、研究代表者らは細胞壁合成欠損株の解析を行い、細胞壁合成をモニターする新規のチェックポイントを発見した。細胞壁合成欠損による細胞周期の停止を観察し、細胞壁合成チェックポイント異常株の単離から、チェックポイント制御機構のメカニズムを解析した。その結果、細胞壁チェックポイント機構は細胞壁合成停止に応答して、ダイナクチン複合体とフォークヘッドファミリーに属する転写因子が働いて、Clb2pの発現を転写レベルで抑制し、これによりM期の前で細胞周期が停止していることが明らかになった。一方、細胞周期依存的な成長様式の切り替え機構では、異常な先端成長を示す変異株の同定を行い、細長い変異株の先端成長パターンの解析から、これらの変異株の遺伝子産物は、(i)成長方向の決定に重要と考えられているタンパク複合体(ポラリソーム)の構成因子、(ii)細胞形態を内側から規定するアクチン細胞骨格の構成因子、(iii)細胞形態を外側から規定する細胞壁のリモデリング因子のいずれかであることが確認され、これらの要素が先端成長の進行に必須であることがわかった。

【研究分担者】
園池公毅	東京大学	大学院・新領域創成科学研究科	准教授	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
園池公毅	東京大学	大学院・新領域創成科学研究科	助教授	(Kakenデータベース)