-文部科学省科学研究費補助金「特定領域研究」細胞核ダイナミクス計画研究-


核膜孔複合体の分子動態と核―細胞質間タンパク質輸送
米田　悦啓（大阪大学・生命機能研究科・教授）近年のプロテオミクス解析から明らかとなってきた哺乳動物細胞の核膜孔複合体を構成する約30種類の因子（ヌクレオポリン）や、核膜孔と細胞質の間で局在を変化させると推測されているRanGAPなどの分子動態を、細胞周期などを指標にして、生細胞でイメージングすると同時に、その挙動と核-細胞質間タンパク質輸送の関連を解析する。また、核膜孔をタンパク質が両方向性に通過するための制御機構をヌクレオポリンなどの動態に着目して分子レベルで解明する。平成16年度は、主に生細胞でのRanGAP等の核－細胞質輸送に関わる因子のダイナミクスを解析する。

核膜構造および核膜-染色体相互作用のダイナミクス　

原口　徳子
（通信総合研究所・関西先端研究センター・主任研究員）

研究分担者
平岡　泰
（通信総合研究所・関西先端研究センター・グループリーダー）
古川　和広
（新潟大学・理学部化学科・助教授）

核膜構造や核膜－染色体の相互作用が、真核生物固有の生命現象を制御している分子機構を理解するために、培養細胞やショウジョウバエの遺伝的ノックアウトに対してイメージング法や遺伝的な方法論を用いて、増殖・発生・分化・老化・アポトーシスにおける核膜および核の構造変化や機能変化を検討する。さらに、分裂酵母を用いてin vivoでの染色体結合活性と転写制御活性を測定し、核膜因子が染色体機能に及ぼす影響を検討する平成16年度は、間接蛍光抗体法とライブイメージング法を組み合わせて、核膜と相互作用するクロマチン結合タンパク質の動態と機能を解析する。

染色体分配に必須なセントロメアの核内機能構築の分子基盤

高橋　考太（久留米大学・分子生命科学研究所・教授）

研究分担者
深川　竜郎（国立遺伝学研究所・分子遺伝研究系・助教授）
石井　浩二郎（久留米大学・分子生命科学研究所・助手）

ダイナミックな染色体動態変換を司るセントロメアコア領域および周辺ヘテロクロマチンの機能解明を目的に、それらと核内構造および中心体や微小管といった核周辺の構造体との未知の相互作用を見出し、その分子基盤を紐解くことを目指す。分裂酵母を用いた分子遺伝学的なアプローチ、ニワトリDT40細胞を用いた系統的ノックアウト解析、ヒト培養細胞を用いた細胞生物学的観察等を駆使し、核膜、スピンドル装置、RNAi装置等との相互作用を探索する。平成16年度は、分子遺伝学と細胞生物学の手法を用い、セントロメアと核構造の機能関連の解析を中心に研究を進める。

クロマチン構造構築とダイナミクスの分子制御機構　

木村　宏
（独立行政法人情報通信研究機構・未来ICTセンター・専攻研究員）

研究分担者
大隅　圭太（東京工業大学・大学院生命理工・助教授）

生細胞におけるクロマチン構造の構築とダイナミクスの分子制御機構を解明するために、膜透過化細胞核とアフリカツメガエル卵抽出液を用いた再構成核を用いて高次構造を取ったクロマチンにおけるヒストンのアセンブリ、分子交換、再編成に必要な因子を同定、解析し、さらに、それらの同定された因子の生細胞内における機能と役割についてフォトブリーチング技術などを用いて解析する。平成16年度は、ヒストン分子交換を制御する因子の探索と、生細胞におけるヒストンH2Aバリアントのダイナミクスの解析を行う。

細胞核の高次構造動態：ナノスケールイメージングによる解明

竹安　邦夫（京都大学・大学院生命科学研究科・教授）

研究分担者
吉村　成弘（京都大学・大学院生命科学研究科・助教授）
堀米　恒好（新潟大学・理学部・教授）

核内にみられる高次機能複合体の微細構造を解明するために、原子間力顕微鏡によるナノスケールイメージングと、蛍光顕微鏡による３次元局在イメージングとを同時に行うシステムを確立する。既知の核内構造タンパク質に加え、一連の抗核タンパク質モノクローナル抗体のスクリーニングにより得られた新規タンパク質の３次元的立体配座地図を網羅的に作成し、細胞周期における動態を解明する。核内においてダイナミックに変化する高次構造体の多くは、細胞の固定・染色等に対して不安定であると考えられるが、これらの構造体をできるだけ固定・染色なしにナノスケールでハンドリングする手法を開発する。平成16年度は、新規の核内タンパク質群の同定と新規ナノスケール解析法の開発を行う。

Nucleus, Nuclear Membrane & Nuclear Pores, Nuclear Matrix, Chromatin

細胞核内部アーキテクチャーの分子構築とクロマチン機能制御メカニズム

原田　昌彦（東北大学・大学院農学研究科・助教授）

研究分担者
筒井　研（岡山大学・生命科学研究センター・教授）

細胞核内部のアーキテクチャー（クロマチン間領域、核マトリックスなど）は、クロマチンの構造変換による転写・複製などのゲノム機能の制御を担う場として重要である。細胞核内のアクチン関連タンパク質およびトポイソメラーゼIIは、核構築とクロマチン機能の双方に密接に関与することが示唆されており、これらの機能や細胞内での挙動を解析することにより、核内アーキテクチャーの構築とクロマチン機能制御の分子基盤を解明する。平成16年度は細胞核・クロマチンにおけるアクチン関連タンパク質の分子間相互作用の解析を中心に研究を進める。

核内ドメインの局在・動態制御機構の解明

田代　聡（広島大学原爆放射線医科学研究所・細胞再生学研究分野・教授）

機能的核タンパク質が核内ドメインを形成する「足場」および核内ドメインの動態を制御する機構を明らかにするために、種々の核内ドメインの局在・動態と構成因子の解析を行い、核内ドメイン形成の「足場」となる共通の因子を同定する。さらに、種々のストレスによる核内ドメインの局在・動態の変化と、翻訳後修後飾を含めた核内ドメインの構成タンパク質の変化との関連を検討することにより、核内ドメインによる核機能制御機構の解明を目指す。平成16年度は、マルチカラーFISH法を応用したマルチカラー免疫抗体法を確立し、核タンパク質の局在解析を主に行う。

核スペックルの機能と分子構築：mRNAのスプライシングと核外輸送における役割

谷　時雄（熊本大学・理学部・教授）

mRNAのスプライシングと核から細胞質への輸送システムにおける核スペックルの役割とその構築機序を解明するため、核スペックルに含まれるRNA成分に焦点をあて解析を行う。即ち、snRNAの核内移動とスペックル分布のダイナミクス、mRNAのスプライシングと核外輸送の可視化と制御機構、スプライシング後のイントロンRNAの動態と代謝機構、核スペックルに局在する non-coding poly(A)+ RNAの機能について解析する。平成16年度は、マイクロインジェクションしたRNAやスプライシング関連タンパク質の核内ダイナミクスの解析を中心に進める。