• 検索結果がありません。

Review Database Center for Life Science Online Service Masanori Mishima, p Wellcome Trust/Cancer Research UK Gurdon Institute, University of Cambridge

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

シェア "Review Database Center for Life Science Online Service Masanori Mishima, p Wellcome Trust/Cancer Research UK Gurdon Institute, University of Cambridge"

Copied!
10
0
0

読み込み中.... (全文を見る)

全文

(1)

Review

centralspindlinか

らみ た細 胞 質 分 裂 研 究

の 進 展

三嶋将紀

中 央紡 錘体 を含 む細 胞 分 裂 後 期 の微 小 管 構 造 は,細 胞 質 分 裂 の 開 始,進 行,完 了 に 関与 す る.cen

tralspindlinは,キ

ネ シ ン様 蛋 白 質 とRhoフ

ァ ミ リー に対 す るGAPか

らな る複 合 体 で あ り,中

央 紡 錘 体 の 形 成 に 重 要 で あ る,最 近,centralspindlinが

微 小 管 を束 化 す る だ け で な く,Rhoに

対 す るGEFで

あ るPebble/ECT2と

の 結 合 を 通 じ,細 胞 表 層 の 活 性 化 型Rhoの

局 在 を 制 御 す

る こ と に よ り,収 縮 環 の形 成 位 置 の 決 定 に 直 接 的 に 関与 す る こ とが 明 ら か に さ れ た.こ れ は,

古 くか ら仮 想 され て き た “

分 裂 シグ ナ ル ”

の ひ とつ の 分 子 的 実 体 と して注 目 を集 め て い る.

centralspindlin分 裂 期 キ ネ シ ンRhoGAPRho細 胞 質 分 裂 中 央 紡 錘 体 Pebble/ECT2

は じめ に

細 胞 質 分 裂 は細 胞 分 裂 の 最 終 ス テ ップ と して,染 色 体

の 分 離 に ひ き続 き細 胞 質 全 体 を 二 分 す る過 程 で あ る.細

胞 の 増 殖 に 必 須 で あ る だ け で な く,そ の 正 確 な遂 行 は ゲ

ノ ム の 安 定 性 に も重 要 で あ る.染 色体 の 正 確 な分 配 の た

め に は,細 胞 質 分 裂 は染 色 体 が 分 離 す る 前 に起 こ っ て は

い け な い し,分 離 しつ つ あ る2組

の染 色体 群 の あ い だ を

横 切 る形 で起 こ る必 要 が あ る.細 胞 質 分 裂 の 異 常 に対 す

るチ ェ ック ポ イ ン トが 存 在 す るの か ど うか,賛 否 が 分 か

れ る とこ ろ で あ るが,細

胞 質 分 裂 が 行 な わ れ ない で細 胞

周 期 が 進 行 しつ づ け た 場 合,細

胞 は4倍 体,8倍

体,と

染 色 体 数 を増 加 しつ づ け,多

くの 場 合,細

胞死 に い た る

と考 え られ る.細 胞 質 分 裂 の 時 間 ・空 間 的 制御 の 破 綻 は

染 色 体 の 不 安 定 性 を ひ き起 こ し,さ

らに は,こ れ を原 因

とす る さ ま ざ ま な 疾 病 に 関 与 す る 可 能 性 が あ る.実 際,

細 胞 質 分 裂 と の 因 果 関係 は不 明 で はあ る も の の,多

くの

癌 細 胞 は 多核 化 や 染 色 体 数 の 異 常 を伴 う こ とは よ く知 ら

れ て い る.

細 胞 質 分 裂 は細 胞 周 期 の 制 御 の も と,細 胞 表 層 の ア ク

チ ン骨 格,細

胞 質 の 微 小 管 系,膜

ダイ ナ ミク ス が協 同 す

る こ とに よっ て な され る,非 常 に複 雑 か つ ダ イ ナ ミ ッ ク

な 過 程 で あ る.動 物 細 胞 の 場 合,細

胞 質 分 裂 は細 胞 表 層

が 細 胞 の 内 側 に む か っ て くび れ 込 ん で くる こ と に よ りな

さ れ る(図1).こ

の くび れ は 分 裂 溝 と よ ば れ る.分 裂 溝

の 進 行 の原 動 力 は,細 胞 表 層 に ア ク チ ン繊 維 と ミオ シ ン

IIか ら形 成 さ れ る 収 縮 環 が 収 縮 す る こ と に あ る.1990

年 代 以 降,低

分 子 量G蛋

白 質 で あ るRhoと

そ の 下 流 の

因 子 が,収 縮 環 の 形 成 に 必 須 の 役 割 を担 う こ とが しだ い

に 明 らか に され て き た,分 裂 溝 の 位 置(分 裂 面)は,分

装 置 で あ る微 小 管 と細 胞 表層 の 幾 何 学 的 な配 置 に よ っ て

決 定 さ れ る こ とが,微 小 操 作 実験 な どに よ り古 くか ら知

られ て い た.そ

こで,分

裂装 置 か ら表 層 に な ん らか の シ

グ ナ ル が 伝 達 され る と し て “

分 裂 シ グ ナ ル ”が 仮 想 さ れ

て き た.分 裂 面 決 定 の メ カ ニ ズ ム は,多

くの 研 究 者 の 興

味 をか きた て て きた に もか か わ らず,分 子 レベ ル で の 詳

細 は 長 ら く不 明 で あ った.Rhoが

収 縮 環 形 成 に必 須 で あ

る こ とが 明 らか とな っ て 以 降 は,Rhoが

分 裂 シ グ ナ ル で

あ る の か,そ

うで あ る の な ら分 裂 装 置 は どの よ うにRho

を 制 御 す る の か,と

問 わ れ る こ と とな っ たが,明

確 な 答

え は 得 られ て い なか っ た.

分 裂 装 置 は細 胞 質 分 裂 に 際 し て 大 き く再 編 成 さ れ る.

星 状 体 微 小 管 が 表 層 に む か っ て 成 長す る と と も に,分 離

Masanori Mishima, ‰p•‘ Wellcome Trust/Cancer Research UK Gurdon Institute, University of Cambridge E-mail : m.mishima @gurdon.cam.ac.uk http://www.gurdon.cam.ac.uk/groups/mishima.html

Cytokinesis : a view from centralspindlin

Database

Center

for

Life

Science

Online

Service

(2)

207 蛋 白 質 核 酸 酵 素Vol.51No.3(2006)

し つ つ あ る 染 色 体 の あ い だ に 中 央 紡 錘 体(あ る い は,紡 錘 体 ミ ッ ド ゾ ー ン,ミ ッ ド ゾ ー ン 微 小 管)と よ ば れ る 微 小 管 の 束 構 造 が 形 成 さ れ る.筆 者 ら は,キ ネ シ ン様 蛋 白 質 とRhoフ ァ ミ リ ー のGAP(GTPase activated pro tein;GTPase活 性 化 蛋 白 質)か ら な る 蛋 白 質 複 合 体 で あ るcentralspindlinが,中 央 紡 錘 体 の 形 成 に 主 要 な 役 割 を も つ こ と を 見 い だ し,そ の 細 胞 周 期 に よ る 調 節 機 構 を 明 ら か に し て き た.ご く 最 近,RhoのGEF(GDP/GTP

exchange factor;GDP/GTP交 換 因 子)で あ るPebble/ ECT2がcentralspindlinと 直 接 結 合 す る こ と に よ っ て 中 央 紡 錘 体 に リ ク ル ー ト さ れ,そ の 結 果,将 来 の 分 裂 面 の 細 胞 表 層 に 活 性 型Rhoが 集 積 さ れ る と い う こ と が 複 数 の グ ル ー プ に よ り明 ら か に さ れ た.こ れ は,分 裂 装 置 か ら細 胞 表 層 へ の 分 裂 シ グ ナ ル に つ い て,分 子 レ ベ ル で の

ひ とつ の 実 体 が 明 らか に な っ た とい う意 味 で 非 常 に エ キ

サ イ テ ィ ン グ な 出 来 事 で あ る.

本 稿 で は,centralspindlinを

中 心 と し た細 胞 質 分 裂 研

究 の 最 近 の 進 展 につ い て 概 説 し た い.ま

た,本 誌 に掲 載

され た最 近 の 総 説 も参 照 さ れ た い1).

1,細 胞質分裂における微小管系の役割

後 期 微 小 管 構 造 が細 胞 表 層 の 将 来 の 分 裂 溝 の 位 置(分

裂 面)の 決 定 に重 要 で あ る こ とが,分

裂 装 置 の 微 小 管 を

破 壊 した り,一 部 を 除去 し た り,細 胞 表 層 に対 す る 位 置

を 変 更 した り,と い っ た さ ま ざ ま な微 小 操 作 実 験 に よ っ

図1細 胞 質 分 裂 の ス テ ップ ミ ッ ドボ デ ィの 呼称 に は混 乱 が あ り,こ こ で ミ ッ ドボ デ ィ と した 構 造 を細 胞 間 ブ リ ッジ,フ レミ ン グ ボデ ィと した 部 位 を と く にミ ッ ドボ デ ィ とよ ぶ 流儀 もあ る, 図2分 裂 装 置 に よ る 分 裂 溝 誘 導 (a)ウ ニ卵,(b∼d)哺 乳 類 培 養細 胞,(e,f)バ ッタ精 母 細 胞,(g) 線虫 胚 な ど,さ ま ざ ま な細 胞,さ ま ざ まな 手 法 で,ど の 微 小管 構 造 が分 裂 溝誘 導 に 重 要 であ る か が 調 べ ら れて い る.

Database

Center

for

Life

Science

Online

Service

(3)

て古 くか ら示 さ れ て きて い る(図2).し

か しな が ら,系

に よ っ て 分 裂 装 置 の ど の 部 分 が 重 要 で あ る の か,得

られ

る結 果 が 異 な り,こ れ まで 多 種 多様 の モ デ ル が提 唱 され

て き た.こ れ らは,細 胞 表 層 へ の 仮 想 的 シ グ ナ ル が どの

微 小 管 構 造 に 由 来 す る の か(星 状 体vs中

央 紡 錘 体),ま

た,そ れ が 細 胞 表 層 の 収 縮 を 誘 導 す る の か(正 の シ グ ナ

ル),弛 緩 を 誘 導 す る の か(負 の シ グナ ル),の 組 合 せ で,

大 き く3つ に 分 類 さ れ る(図3).正

の シ グ ナ ル の 場 合

は,こ

れ は と く に “分 裂 シ グ ナ ル ”と よ ば れ る.た

と え

ば,ウ

ニ卵 に お い て は,星 状 体 が 分 裂溝 を 誘 導 す る主 要

な 微 小 管 構 造 で あ る こ とが 示 され て い る2).

これ らの う ち も っ と も有 名 な の は,Rappaportに

よる,

ドー ナ ツ 型 に変 形 し た 受 精 卵 の 卵 割 で あ ろ う(図2a).

第1分 裂 で は紡 錘 体 の 位 置 に1カ 所 だ け分 裂 溝 が 形 成 さ

れ た が,第2分

裂 で は2カ

所 の 紡 錘 体 の 位 置 に 加 え,2

つ の分 裂 装 置 の 星状 体 が オ ー バ ー ラ ッ プす る 第3の 位 置

に も分 裂溝 が 形 成 され た.こ の こ とは,紡 錘 体 や 染 色 体

は分 裂溝 の 誘 導 に必 須 な の で は な く,星 状 体 が よ り重 要

で あ る こ と を 示 す(図3,モ

デ ル1ま

た は モ デ ル2).一

方,哺 乳 類 培 養 細 胞 や バ ッ タ精 母 細 胞 を 用 い た実 験 は,

中 央 紡 錘 体(紡 錘 体 ミ ッ ドゾ ー ン)の 関与 を示 す.た

とえ

ば,ラ

ッ トNRK細

胞 に お い て 紡 錘 体 と細 胞 表 層 と の あ

い だ に穴 を 開 け た 場 合,中

央 紡 錘 体 に近 い 側 に は収 縮 環

が 形 成 され た が,遠

い側 に は星 状 体 の微 小 管 が 届 い て い

る に も か か わ ら ず 収 縮 環 は 形 成 さ れ な か っ た3)(図2

b).ま

た,バ

ッ タ精 母 細 胞 にお け る微 小 操 作 実験 で は,

染 色 体 と と も に 星 状 体 を 除 去 し中 央 紡 錘 体 の み を もつ 細

胞 をつ く っ た 場 合(図2e)も,隔

離 し た2つ の 星 状 体 か

ら中 央 紡 錘 体 様 の 構 造 が つ く られ る 場 合(図2f)も,分

裂 溝 が 形 成 さ れ た4).こ れ ら は,中 央 紡 錘 体(ま た は,

微 小 管 に か ぎ らず “ミ ッ ドゾ ー ン”)が分 裂 溝 を誘 導 で き

る こ と を示 す(図3,モ

デ ル3),

星 状 体 か らの シ グ ナ ル と 中央 紡 錘 体 か ら の シ グ ナ ル

は,必 ず し も排 他 的 な もの で は な い.細 胞 融 合 で 同 一細

胞 内 に2つ

の紡 錘 体 を もつ よ う に な っ た ラ ッ トカ ンガ ル

ーPtKl細

胞 に お い て

,2カ

所 の 分 離 しつ つ あ る 染 色 体

の あ い だ の 位 置 に 加 え,別 々 の 紡 錘 体 に つ なが った 星 状

体 を 結 ぶ 位 置 に も分 裂 溝 が で き る こ と が 報 告 さ れ て い

る5)(図2c).こ

の こ と は,哺 乳 類 細 胞 に お い て も星 状

体 が 分 裂 溝 を誘 導 す る能 力 を もつ こ と を示 す.ま

た,線

虫 に お い て も,レ ー ザ ー を用 い た微 小 操 作 と分 裂 装 置 の

形 態 異 常 を ひ き起 こ す 変 異 体,あ

る い は,RNAi処

理 胚

の 観 察 か ら,星 状 体 に よ る経 路 と中 央 紡 錘 体 に よ る 経 路

の 両 方 が 分 裂 溝 の 誘 導 に 寄 与 し う る こ とが 示 さ れ て い

る6,7)(図2g).ま

た,単 極 紡 錘 体 に よ る細 胞 分 裂 の 誘 導

な どに 基 づ い て,細 胞 表 層 と結 合 した 安 定 な微 小 管 が 分

裂 溝 の 誘 導 に 重 要 で あ る と い う考 え 方 もあ る8)(図2d).

こ の よ う に,詳 細 は 実験 系 ・細 胞 の種 類 に よ って 一 見

さ ま ざ ま に み え,複

数 の 経 路 が 共 存 す る 可 能 性 も あ る

が,大

き くい っ て,細 胞 分 裂 後 期 の 微 小 管 系 が 将 来 の 収

縮 環 の 形 成 位 置(あ る い は,分 裂 面)を 決 定 す る とい う,

大 まか な 図 式 は普 遍 的 で あ る と い え よ う.

II.収 縮 環 とRho

一 般 に は

,収 縮 環 と よ ば れ る ア クチ ン繊 維 か らな る リ

ング状 の 構造 が 細 胞 表 層 に形 成 され,そ

れ が ミオ シ ン

と の 相 互 作 用 に よ っ て収 縮 す る こ とに よ り分 裂 溝 の くび

図3分 裂 溝 誘 導 の モ デ ル 分 裂 装置 によ る分 裂 溝 誘導 は,シ グナ ル の 起 源 と正 負 に よ って 大 き く3つ に分 類 さ れ る,こ れ ら は互 い に必 ず しも 排 他 的 で は な い こと に注 意. モ デ ル1で は,2つ の 中 心 体 か らの シ グ ナ ル が赤 道 面 にお い て重 な り合 うこ とで シ グ ナル が 強 め られ 細胞 分 裂 が 誘 導 され る と考 え る, モ デル2で は,負 の シ グナ ル は 中 心 体か ら離 れ る に した が い 減衰 す る と 考 え る. この 場 合,負 の シ グ ナル は 重 な り合 いを 考慮 して も赤 道 面 で 極小 にな る た め,そ こ に分 裂溝 が誘 導 さ れる こと に な る. モ デル3で は,中央 紡錘 体 か らの正 の シグ ナ ル に よって分 裂溝 が誘 導 さ れ るとす る.

Database

Center

for

Life

Science

Online

Service

(4)

209 蛋 白 質 核 酸 酵 素Vol.51No.3(2006) れ が 誘 導 さ れ る(purse string=巾 着 モ デ ル),と 理 解 さ れ て い る.ち ょ う ど,筋 肉 の 収 縮 が ア ク チ ン繊 維 と ミ オ シ ン繊 維 と の あ い だ の 滑 り運 動 に よ っ て な さ れ る,と い う の と 同 様 の イ メ ー ジ で あ る.た だ し筋 肉 と は 異 な り, 収 縮 環 の 形 成 は 一 過 性 で,ア ク チ ンの 重 合 と 脱 重 合 の 共 存 下 で 起 こ る も の で あ り,ま た,ア ク チ ン繊 維 の 配 向 も 単 純 に リ ン グ の 円 周 に そ っ た 方 向 だ け で は な い の で,巾 着 モ デ ル で す べ て が 説 明 で き る か と い う疑 問 も 指 摘 さ れ て い る9).と も あ れ,収 縮 環 は 動 物 細 胞 の 細 胞 質 分 裂 に お い て 主 要 な 役 割 を 担 う. 1990年 代 以 降,低 分 子 量G蛋 白 質 で あ るRhoが 収 縮 環 形 成 の 鍵 と な る 調 節 因 子 で あ る こ と が 明 ら か に な っ た (最 近 の 総 説 と し て,文 献10,11を 参 照).た と え ば, ボ ツ リ ヌ ス 菌C3酵 素 に よ るRhoの 不 活 性 化 に よ り,ま た,RNAiや 変 異 導 入 に よ るRhoの 欠 損 に よ り,細 胞 質 分 裂 が 阻 害 さ れ る,Rho下 流 の エ フ ェ ク タ ー 分 子 の う ち,Diaphanous/mDia formin,Rhoキ ナ ー ゼ(ROCKと も よ ば れ る),Citronキ ナ ー ゼ が 細 胞 質 分 裂 に 関 与 す る こ と が,遺 伝 学 的 解 析 を 含 め た さ ま ざ ま な 結 果 か ら 示 さ れ て き て い る.Diaphanousは プ ロ フ ィ リ ン と 協 同 す る こ と で ア ク チ ン 繊 維 の 重 合 を 促 進 す る.ま た,Rhoキ ナ ー ゼ は ミオ シ ンⅡ の 調 節 軽 鎖 を 直 接 リ ン 酸 化 す る と と も に,ミ オ シ ン ポ ス フ ァ タ ー ゼ を リ ン酸 化 し 不 活 性 化 す る こ と に よ り ミ オ シ ンⅡ の 活 性 化 を ひ き起 こ す.こ れ ら ア ク チ ン ・ ミ オ シ ン 双 方 の 活 性 化 が 協 同 し て 収 縮 環 の 形 成 が 導 か れ る も の と 考 え ら れ る.Citronキ ナ ー ゼ は 分 裂 溝 の 形 成 よ り あ と の ス テ ー ジ で 機 能 す る よ う で あ る. Rho上 流 の 活 性 化 因 子RhoGEFで あ るPebble/ECT2も 細 胞 質 分 裂 に 必 須 の 因 子 で あ り,分 裂 溝(シ ョ ウ ジ ョ ウ バ エ12>)や 中 央 紡 錘 体(哺 乳 類13))に 局 在 す る こ と が 示 さ れ て い た が,Rhoが ど の よ う に し て 活 性 化 さ れ る の か, そ も そ も,Rho自 体 の 局 在 や 活 性 化 の パ タ ー ン が ど う な っ て い る の か は,最 近 ま で よ く わ か っ て い な か っ た.

III,中 央 紡 錘 体 形 成 に お け るcentralspindlinの

機 能

近 年 の 細 胞 質 分 裂 の メ カ ニ ズ ム の解 明 を押 し進 め た 推

進力 の ひ と つ は,シ

ョウ ジ ョウバ エ や 線 虫 とい っ た モ デ

ル生 物 にお い て 遺 伝 学 的 な解 析 が 精 力 的 に 行 な わ れ る よ

うに な っ た こ と で あ る.2000年

の 段 階 で,線

虫 初 期 胚

に お い て 細 胞 質 分 裂 に 関 与 す る 分 子 と し て,RhoGAP

ドメ イ ン を もつCYK-4と

キ ネ シ ン様 蛋 白 質 で あ るZEN-4

が 知 ら れ て い た.CYK-4は,Rhoフ ァ ミ リ ー の う ちRac ま た はCdc42に 対 し よ り 強 い 活 性 を 示 すGAPと し て 同 定 さ れ て い た 哺 乳 類 のMgcRacGAPI4)の オ ー ソ ロ グ で あ り15),ZEN-4は 哺 乳 類 のMKLPI/CHOr6∼18),シ ョ ウ ジ ョ ウ バ エ のPavarottil9)と 相 同 な キ ネ シ ン 様 蛋 白 質 (MKLPIフ ァ ミ リ ー と 総 称 さ れ,最 近 の 分 類 で は キ ネ シ ンー6に 属 す る と さ れ る20))で あ る21,22)(図4). cyk-4

変 異 体,

zen-4 変 異 体,あ る い は,こ れ ら 分 子 のRNAiに よ る ノ ッ ク ダ ウ ン は と も に,中 央 紡 錘 体 が 正 常 に 形 成 さ れ ず,分 裂 溝 の 進 行 は 途 中 で 停 止 し,細 胞 質 分 裂 が 完 了 し な い,と い う 表 現 型 を 示 す15,21∼23).ま た, 表 現 型 と 一 致 し て,CYK-4とZEN-4は と も に 中 央 紡 錘 体 と ミ ッ ドボ デ ィ に 局 在 し た.筆 者 ら は,こ れ ら 局 在 と 表 現 型 の 相 似 性,さ ら に,中 央 紡 錘 体 へ の 局 在 に つ い て の 相 互 依 存 性 を 手 が か り に 実 験 を 行 な い,CYK-4と ZEN-4が 安 定 か つ 分 子 量 論 的 な 複 合 体 と し て 存 在 す る こ と を 見 い だ し た24).試 験 管 内 再 構 成 系 で は,CYK-4 の コ イ ル ド コ イ ル 領 域 を 含 むN末 端 領 域 と,や は り コ イ ル ド コ イ ル 領 域 を 含 むZEN-4の 中 央 領 域 が 直 接 に 結 合 し た(図4a).さ ら に,CYK-4とZEN-4の 哺 乳 類 に お け る オ ー ソ ロ グHsCYK-4/MgcRacGAPとMKLP1/ CHO1も 安 定 な 複 合 体 と し て 存 在 し て お り,2分 子 の HsCYK-4/MgcRacGAPと2分 子 のMKLPI/CHO1が 複 合 体 の 基 本 単 位 を な す こ と が わ か っ た(図4b). 興 味 深 い こ と に,こ の 生 化 学 的 手 法 で 同 定 さ れ た CYK-4上 のZEN-4結 合 領 域 に は,cyk-4変 異 体 の 温 度 感 受 性 を 導 く オ リ ジ ナ ル な 変 異S15Lが マ ッ プ さ れ て い た15).さ ら に 驚 くべ き こ と に,こ のcyん 一4変 異 体 の 温 度 感 受 性 変 異 に 対 す る サ プ レ ッ サ ー 変 異 と し て,zen-4変 異 体 のCYK-4結 合 領 域 中 の 変 異E502Kが 同 定 さ れ た.こ の こ と は,cyk-4変 異 体 のS15L変 異 はCYK-4

とZEN-4の 結 合 を 損 な わ せ,zen-4変 異 体 のE502K変 異 は こ れ を 回 復 す る,と 考 え る と う ま く 説 明 で き る.実 際 に,試 験 管 内 再 構 成 系 に お い て,Sl5L変 異 を も つ CYK-4断 片 は,野 生 型ZEN-4断 片 と は 結 合 で き な か っ た が,サ プ レ ッ サ ー 変 異 で あ るE502K変 異 を も つZEN-4 断 片 と は 弱 い な が ら も結 合 す る こ と が で き た. 以 上 の 結 果 は,CYK-4とZEN-4は た だ 単 に 結 合 す る だ け で な く,複 合 体 と し て 存 在 す る こ と が 細 胞 内 の 機 能,す な わ ち,中 央 紡 錘 体 の 形 成 に 必 須 で あ る こ と を 強 く 示 唆 す る.実 際,組 換 えCYK-4と 組 換 えZEN-4の 複 合 体 は,そ れ ぞ れ 単 独 の 場 合 と 比 べ て 非 常 に 強 い 微 小

Database

Center

for

Life

Science

Online

Service

(5)

管 束 化 能 を 示 し た.こ れ はin vivooの 表 現 型 と も よ く 一 致 す る.CYK-4は,ZEN-4と い う キ ネ シ ン モ ー タ ー に よ っ て 運 ば れ る 単 な る “荷 物 ”で は な く,複 合 体 の 微 小 管 束 化 活 性 に 対 し て よ り 能 動 的 な 役 割 を も つ “必 須 サ ブ ユ ニ ッ ト”で あ る と い え よ う.そ の 点 で,CYK-4が ZEN-4の ネ ッ ク リ ン カ ー を 含 む 領 域 に 結 合 す る こ と は,同 様 の 領 域 が 古 典 的 キ ネ シ ン の 運 動 に 重 要 で あ る と い う こ と か らす る と25),非 常 に 興 味 深 い.と も あ れ,哺 乳 類 に お い て も オ ー ソ ロ グ の 複 合 体 が 保 存 さ れ て お り, と も に 中 央 紡 錘 体/ミ ッ ドボ デ ィ の 形 成 に 関 与 す る こ と か ら24,26,27),複 合 体 そ の も の が 進 化 の 過 程 で 機 能 的 に 保 存 さ れ て い る と 考 え ら れ た の で(の ち に,オ ー ソ ロ グ の 複 合 体 形 成 が シ ョ ウ ジ ョ ウ バ エ に お い て も 報 告 さ れ た28)),筆 者 ら は,こ のCYK-4RhoGAPとZEN-4キ ネ シ ン の そ れ ぞ れ の オ ー ソ ロ グ の 複 合 体 を,centralspin dlinと よ ぶ こ と を 提 唱 し た(図4b).

IV.リ

ン 酸 化 に よ るcentralspindlinの

活 性 制 御

哺 乳 類 のMKLP1が

細 胞 分 裂 の 各 ス テー ジ で 非 常 に ダ

イ ナ ミ ック な 局 在 の 変 化 を示 す こ と は,以 前 か らよ く知

ら れ て い た16).centralspindlinは 細 胞 分 裂 中 期 ま で は 細 胞 質 に 拡 散 し て 存 在 し,細 胞 分 裂 中 期 の 紡 錘 体 に は 非 常 に 弱 く 局 在 す る の み で あ る が,細 胞 分 裂 後 期 に 染 色 体 が 分 離 し は じ め る の と 期 を 一 に し て,分 離 す る 染 色 体 の あ い だ(ミ ッ ドゾ ー ン)に 濃 縮 を は じ め,中 央 紡 錘 体 の 形 成 が 進 む に つ れ 中 央 紡 錘 体 中 央 に 強 く 濃 縮 す る よ う に な り,ミ ッ ドボ テ ィ で は そ の 中 央 の フ レ ミ ン グ ボ デ ィ と よ ば れ る 部 位 に 高 度 に 濃 縮 しつ づ け る(図5a).こ の パ タ ー ン は 基 本 的 に ど の 細 胞 で も保 存 さ れ て い る の で,重 な 調 節 メ カ ニ ズ ム が 存 在 す る に 違 い な い と思 わ れ た. 一 般 に,細 胞 分 裂 の さ ま ざ ま な イ ベ ン トは,サ イ ク リ ン 依 存 性 キ ナ ー ゼ(cyclin-dependent kinase ; CDK), Auroraキ ナ ー ゼ,Poloキ ナ ー ゼ と い っ た,分 裂 期 キ ナ ー ゼ と 総 称 さ れ る 一 群 の セ リ ン ・ス レ オ ニ ン キ ナ ー ゼ に よ る 制 御 を 受 け る と 考 え ら れ て い る.centralspindlinの 局 在 の 変 化 も 分 裂 期 キ ナ ー ゼ に よ る 調 節 を 受 け て い る か も しれ な い,と い う の は 自 然 な 考 え 方 で あ ろ う.興 味 深 い こ と に,分 解 不 能 型 サ イ ク リ ンBの 発 現 に よ り染 色 体 分 離 つ ま り細 胞 分 裂 後 期 の 開 始 以 降 もCDKIの 活 性 が 高 く維 持 さ れ る と,中 央 紡 錘 体 の 形 成 が 阻 害 さ れ る こ と が 報 告 さ れ て い た29,30).こ の こ と は,CDK1が 中 央 紡 図4centralspindlinとPebble/ECT2 (a)centralsplndlinは キ ネ シ ン 様 蛋 白 質 とRhoフ ァ ミ リ ーGAPの 複 合 体 で あ る,Coil:コ イ ル ドコ イ ル ド メ イ ン, P:リ ン 酸 化 部 位,赤 色 はCDK1に よ る 部 位,青 色 はAuroraBに よ る 部 位. (b)centralspindllnは 種 間 で よ く 保 存 さ れ て い る,CHO1はMKLP1の ア ク チ ン 結 合 ドメ イ ン を も つ ス プ ラ イ シ ン グ ア イ ソ フ ォ ー ム で あ る18).Tumbleweed はRacGAP50Cの 変 異 体 に 基 づ く 名 称 で あ る.線 虫 に お い て,CYK-4とLET-21 の 結 合 は 直 接 に は 確 か め ら れ て い な い.

Database

Center

for

Life

Science

Online

Service

(6)

211 蛋 白 質 核 酸 酵 素Vol.51No.3(2006)

錘 体 形 成 の 必 須 因 子 で あ るcentralspindlinの

不 活 性 化

因 子 で あ り,centralspindlinと

微 小 管 との 相 互 作 用 を さ

また げ る と考 え る と,通 常 の 細 胞 分 裂 中 期 か ら後 期 に か

け て の 局在 の 変 化 と と もに う ま く説 明 で きそ うで あ る.

ZEN-4/MKLPIは,モ

ー タ ー ドメ イ ン よ り さ ら にN

末 端 に突 出 し た 約20残

基 の 非 常 に塩 基 性 な 領域(N末

塩 基 性 テ イ ル)と,モ

ー タ ー ドメ イ ン下 流 の や は り塩 基

性 残 基 に富 む 領 域 中 に,完 全 で は な い(線 虫ZEN-4は

2の 部 位 を も た な い)も の の,種

間 で よ く保 存 さ れ た

CDK1に

よ る リ ン酸 化 コ ンセ ンサ ス 配 列S/T-P-X-K/R

を もつ(図4a).実

際,こ れ らの 部 位 は試 験 管 内 でCDKI一

サ イ ク リ ンBに

よ っ て 非 常 に よ く リ ン酸 化 され,HeLa

細 胞 に お い て は 細 胞 分 裂 中期 まで リ ン酸 化 され て お り細

胞 分 裂 後 期 以 降 は脱 リ ン酸 化 され て い た.ま た,微 小 管

に 依 存 し たATPase活

性 や 試 験 管 内 滑 り運 動 の 観 察 結

果 は,CDK1に

よ る リ ン酸 化 に よ っ てZEN-4と

微 小 管

の 親 和 性 が 大 き く低 下 す る こ と を示 した(図5b).さ

に,CDKIに

よ る リ ン酸 化 は,HeLa細

胞 に お い て 細 胞

分 裂 中 期 以 前 の 微 小 管 にcentralspindlinが 異 常 に 局 在

す る こ と を 防 ぐ役 割 が あ り,リ ン酸 化 不 能 型MKLPIは

細 胞 分 裂 後 期 の 染 色 体 分 離 に異 常 を 起 こす こ とが わ か っ

た(中 央 紡 錘 体 や ミ ッ ドボ デ ィへ の 局 在 は 正 常 で,細

質 分 裂 も 大 き な 影 響 を 受 け な い).線 虫 に お い て も, CDKIに よ る 調 節 はZEN-4の 機 能 に 重 要 で あ り,リ ン 酸 化 不 能 型ZEN-4に よ っ て 染 色 体 の 安 定 性 が 低 下 す る こ と を 示 唆 す る 結 果 が 得 ら れ た.ま た 最 近,リ ン 酸 化 不 能 型 シ ョ ウ ジ ョ ウ バ エPravarottiも 細 胞 分 裂 中 期 の 紡 錘 体 へ 異 常 に 濃 縮 す る こ と が 報 告 さ れ た31). CDK1と 拮 抗 す る と 考 え ら れ て い る ホ ス フ ァ タ ー ゼ Cdcl4は,中 央 紡 錘 体 にcentralspindlinと 共 局 在 し 細 胞 質 分 裂 に も 関 与 す る こ と が 報 告 さ れ て お り32・33), CDK1に よ る リ ン 酸 化 修 飾 を 除 去 し てcentralspindlin を 活 性 化 す る 因 子 の 候 補 で あ っ た.実 際 に,Cdcl4は 試 験 管 内 で リ ン 酸 化MKLPIを 効 率 よ く 脱 リ ン 酸 化 で き た.ま た,線 虫 胚 に お い てCdc14がZEN-4を 脱 リ ン 酸 化 す る こ と を 支 持 す る 結 果 が 得 ら れ た.た だ し,線 虫 cdc-14ヌ ル 変 異 は 致 死 で は な い と さ れ る の で34),Cdcl4 だ け で な く ほ か の ホ ス フ ァ タ ー ゼ もcentralspindlinの 活 性 化 に 関 与 す る と 考 え る べ き で あ ろ う. リ ン酸 化 に よ る 分 裂 装 置 の 制 御 は ほ か に も 知 ら れ て い る.た と え ば,中 央 紡 錘 体 形 成 に 関 与 す る 微 小 管 結 合 蛋 白 質 で あ るPRCIも,CDKIに よ る リ ン 酸 化 に よ っ て 微 小 管 の 異 常 な 束 化 が 起 こ ら な い よ う 制 御 さ れ て い る35). ま た,ZEN-4/MKLPIで み ら れ た 塩 基 性 領 域 の リ ン 酸 図5centralspindlinの 細 胞 周 期 に お け る 制 御 (a)centralspindlinは,細 胞 分 裂 中 期 ま で は細 胞 質 全 体 に存 在 する が,後 期以 降 は,中 央 紡 錘 体/ミ ッ ドボ デ ィの 中 央 部 に 濃縮 す る. (b)リ ン 酸 化 に よ るcentralsplndlinの 活性 制 御 モ デル,細 胞 分 裂 後 期 開 始 まで は 、ZEN-4/MKLP1は 塩 基 性 テ イ ル が CDK1に よ っ て リ ン 酸 化 さ れ て い て, 微小 管 に 対 す る親 和 性 が 低 く保 た れて い る.後 期以 降,塩 基 性 テ イ ル は ボ ス フ ァ ター ゼに よ り脱 リ ン酸 さ れ,微 小 管 に対 す るZEN-4/MKLP1の 親 和 性 が高 ま る. こ れ は,塩 基 性 テ イ ル とEフ ッ ク と の 静 電 的 相互 作 用 によ る の か も しれ な い,

Database

Center

for

Life

Science

Online

Service

(7)

化 に よ る 微 小 管 と の 相 互 作 用 の 低 下 は,Kid36)や MCAK37∼39)と い っ た ほ か の キ ネ シ ン 様 蛋 白 質 で も 報 告 が あ る.KIF1Aキ ネ シ ン の 単 頭 で の 微 小 管 上 の 連 続 的 運 動 に は,立 体 構 造 上,ル ー プ12と よ ば れ る ル ー プ に 塩 基 性 残 基 の ク ラ ス タ ー が 存 在 す る こ と が 重 要 で あ り40),こ の 塩 基 性 残 基 を 含 む ル ー プ 構 造Kル ー プ と, 微 小 管 の 表 面 に 露 出 し て い る チ ュ ー ブ リ ンC末 端 の 酸 性 残 基 の ク ラ ス タ ーEフ ッ ク と は 静 電 的 に 直 接 に 相 互 作 用 を もつ こ と が 示 さ れ て い る41>.興 味 深 い こ と に,キ ネ シ ン モ ー タ ー ド メ イ ン のN末 端 とC末 端 は,と も に 立 体 構 造 上,ル ー プ12と 非 常 に 近 く位 置 す る.ZEN-4/ MKLPIのN末 端 の 塩 基 性 テ イ ル も,Kル ー プ と 同 様 に Eフ ッ ク と 静 電 的 に 相 互 作 用 し,微 小 管 と の あ い だ の 親 和 性 を 高 め て い る の か も し れ な い.も し そ う で あ れ ば, リ ン 酸 化 に よ るZEN-4と 微 小 管 の あ い だ の 親 和 性 の 低 下 は,塩 基 性 領 域 の 正 電 荷 が 負 電 荷 を も つ リ ン酸 基 に よ っ て 中 和 さ れ た た め と理 解 で き よ う(図5b). centralspindlinは ほ か の 分 裂 期 キ ナ ー ゼ に よ る 制 御 も 受 け る.哺 乳 類MKLP1や シ ョ ウ ジ ョ ウ バ エPavarotti は,Poloキ ナ ー ゼ と 結 合 し リ ン 酸 化 を 受 け る19・42・43). ZEN-4/MKLPIはC末 端 ドメ イ ン に 非 常 に よ く 保 存 さ れ たAuroraBに よ る リ ン 酸 化 コ ン セ ン サ ス 配 列K/ R-K/R-Xo-2-S/Tを も つ(図4a).こ れ ら の 部 位 の リ ン 酸 化 は,中 央 紡 錘 体 や ミ ッ ド ボ デ ィ へ の 安 定 な 局 在 や,細 胞 分 裂 の 完 了 に 重 要 で あ る44・45).哺 乳 類MgcRacGAP もAuroraBキ ナ ー ゼ に よ っ て 複 数 の 部 位 が リ ン 酸 化 さ れ る(図4a).GAPド メ イ ン 内 の リ ン 酸 化 に よ りRhoA に 対 す るGAP活 性 が 活 性 化 さ れ る こ と46),コ イ ル ド コ イ ル とClド メ イ ン の あ い だ の 塩 基 性 領 域 の リ ン 酸 化 に よ りPRCIと の 結 合 が 抑 制 さ れ る こ と47),が 報 告 さ れ て い る.PRC1とMgcRacGAPの 結 合 はCdc42に 対 す る GAP活 性 を 低 下 さ せ る の で,Aurora Bに よ る 塩 基 性 部 位 の リ ン 酸 化 はPRC1存 在 下 で のCdc42に 対 す るGAP 活 性 を 上 昇 さ せ る こ と に な る.centralspindlinのGAP 活 性 の 意 義 に つ い て は 不 明 な 点 が 多 い.今 後 の 研 究 の 焦 点 と な る で あ ろ う.

V.centralspindlin-Pebble/ECT2に

よ る 収 縮 環 形

成 の 誘 導

当 初,centralspindlinの 分 裂 溝 誘 導 へ の 関 与 は,中 央 紡 錘 体 形 成 を 通 し た 間 接 的 な も の で あ る と 考 え ら れ た が,実 は,予 想 以 上 に 直 接 的 で あ る と い う こ と が し だ い に 明 ら か に な っ て き た. Somersら は,CYK-4の シ ョ ウ ジ ョ ウ バ エ オ ー ソ ロ グ RacGAP50C/Tumbleweed(Tum)が,RhoのGEFで あ るPebble(Pbl,哺 乳 類ECT2の オ ー ソ ロ グ)と 結 合 す る と い う 知 見 に 基 づ き,中 央 紡 錘 体 の 中 央 部 に 集 積 す る centralspindlinがPebbleの 局 在 を 導 き,結 果 と し て, 活 性 化 型Rhoが 将 来 の 分 裂 面 細 胞 表 層 に 集 積 し 収 縮 環 が 形 成 さ れ る,と い う モ デ ル を 提 出 し た(centralspindlin Pebble/ECT2経 路28),図6).し か し,Rhoが 本 当 に(予 定)分 裂 溝 特 異 的 に 活 性 化 す る の か 自 体 が 不 明 で あ っ た し(む し ろ,否 定 的 な 観 察 も あ っ た48>),Pebbleの 局 在 がcentralspindlinに 依 存 す る の か ど う か も 不 明 で あ っ た.そ の た め,こ の 仮 説 の 当 否 を 確 認 す る に は,Rhoま た は 活 性 化 型Rhoを 可 視 化 す る よ い 技 術 の 到 来 を 待 た ね ば な ら な か っ た.

Bementら は,活 性 型Rhoと 強 く 結 合 す るRhoの エ フ ェ ク タ ー 分 子RhotekinのRho結 合 ド メ イ ン とGFP と の 融 合 蛋 白 質 を 用 い,ウ ニ 初 期 胚 や ア フ リ カ ツ メ ガ エ ル 胚 の 細 胞 に お い て 活 性 化 型Rhoの 可 視 化 に 成 功 し た49).活 性 化 型Rhoは,分 裂 溝 の 形 成 に1∼4分 さ き だ っ て,将 来,く び れ が 入 る 位 置 の 細 胞 表 層 に リ ン グ 状 に 集 積 し た.こ の 活 性 型Rhoの 集 積 は ア ク チ ン 繊 維 に は 依 存 し な い で 起 こ っ た が,微 小 管 に は 依 存 し て い た.さ ら に,分 裂 装 置 の 位 置 を 実 験 的 に 変 更 す る と,活 性 型 Rhoの 集 積 す る 位 置 も そ れ と と も に 移 動 し た.こ れ ら の 結 果 は,Rhoが 古 典 的 な “分 裂 シ グ ナ ル ”(図3,モ デ ル1 ま た は モ デ ル3)と し て 想 定 さ れ る 性 質 を も つ こ と を 示 し た も の で あ る.

ま た,Yuceら は,HeLa細 胞 に お け る 微 小 管,central spindlin,ECT2,Rho,ア ク チ ン,ミ オ シ ンⅡ の 局 在 の 相 互 依 存 性 を 詳 細 に 調 べ た50).Rhoの 可 視 化 に は,Yo-nemuraら に よ っ て 開 発 さ れ,分 裂 溝 のRhoの 観 察 に 適 す る と 報 告 さ れ て い たTCA固 定 法51>,お よ び,GFPと 線 虫Rhoと の 融 合 蛋 白 質 が 用 い ら れ た(ち な み に,こ の GFPと 線 虫Rhoと の 融 合 蛋 白 質 はTCA固 定 に み ら れ る 内 在 性Rhoの 局 在 を よ く 再 現 す る が,ヒ トRhoと GFPと の 融 合 蛋 白 質 は 分 裂 溝 へ の 局 在 を 示 さ な い.そ の 理 由 は い ま の と こ ろ 不 明 で あ る).そ の 結 果,central spindlin-Pebble/ECT2経 路 の,微 小 管 →centralspindlin →ECT2→Rho→ 収 縮 環 形 成,と い う 上 下 関 係 が 基 本 的 に 確 認 さ れ た50).

Database

Center

for

Life

Science

Online

Service

(8)

213 蛋 白質 核酸 酵 素Vol.51No3(2006) 同 様 の 依 存 関 係 は,Zhaoら52),Kamijoら53),Nishimura ら54),に よ っ て も 独 立 に 見 い だ さ れ て い る.ま た,シ ョ ウ ジ ョ ウ バ エ 体 細 胞 に お い て も,Rhoそ の も の の 可 視 化 は な さ れ て い な い が,centralspindlinが 微 小 管 とPebble お よ び そ れ よ り 下 流 の 因 子 を リ ン ク す る 役 割 を も つ こ と が 示 さ れ て い る55).興 味 深 い こ と に,こ の 活 性 に は TumbleweedとPebbleの 結 合,お よ び,Tumbleweed のGAP活 性 が 必 要 で あ っ た.た だ し,GAP活 性 の 必 要 性 に つ い て は,シ ョ ウ ジ ョ ウ バ エ 神 経 芽 細 胞 に お い て 細 胞 質 分 裂 に は 不 要 で あ る と の 報 告 も あ り56),今 後 の よ り 詳 細 な 検 討 が 待 た れ る. centralspindlinとPebble/ECT2の 結 合 は 細 胞 分 裂 の ス テ ー ジ に よ っ て 調 節 を 受 け る.前 述 の よ う に,CDK1 は 細 胞 質 分 裂 を 抑 制 す る 作 用 を も つ が,Pebble/ECT2 が そ の 標 的 の ひ と つ の 候 補 で あ る こ と は,シ ョ ウ ジ ョ ウ バ エ に お い てPebble遺 伝 子 と 分 解 不 能 型 サ イ ク リ ン の 遺 伝 学 的 相 互 作 用 か ら 示 唆 さ れ て い た57,58).HeLa細 胞 に お い て,ECT2とcentralspindlinの 結 合 が 観 察 さ れ る の は 細 胞 分 裂 後 期 以 降 で あ り,そ れ 以 前 に は 認 め ら れ な か っ た.こ の こ と は,CDK1がPebbleに 対 し て 抑 制 的 に は た ら く と い う 知 見 と よ く 一 致 す る50,52).Yuceら は さ ら に,中 期 に お け るECT2とCYK-4の 結 合 阻 害 に は,ECT2のBRCTド メ イ ン のC末 端 側 近 傍 に 位 置 す るTPモ チ ー フ が,お そ ら くCDKIに よ っ て リ ン 酸 化 さ れ る(図4a)こ と が 重 要 で あ る こ と を 見 い だ し た49). こ の こ と は,前 述 のcentralspindlinやPRCIの リ ン 酸 化 と も あ わ せ,M期 の 開 始 を 促 進 す る は た ら き だ け で は な く,細 胞 分 裂 後 期 以 降 の イ ベ ン ト を 抑 制 す る こ と も,CDKIの 大 き な 役 割 で あ る こ と を 具 体 的 に 示 し て い る と い え よ う(図6). 以 上 の 結 果 は,centralspindlin-Pebble/ECT2経 路 が 中 央 紡 錘 体 か ら 細 胞 表 層 へ の シ グ ナ ル の 実 体 で あ る こ と を 強 く 示 唆 す る.シ ョ ウ ジ ョ ウ バ エ 精 母 細 胞 で は,中 央 紡 錘 体 の う ち 両 極 か ら の 星 状 体 に 由 来 す る 細 胞 周 辺 部 の 微 小 管 がcentralspindlinに よ っ て 束 ね ら れ た も の が, 分 裂 溝 の 開 始 に 関 与 す る と さ れ る59).逆 に,星 状 体 を 欠 く変 異 体 で も細 胞 質 分 裂 は 正 常 に 起 こ る と い う 報 告 も あ る60).こ れ ら は,微 小 管 の 方 向 性 に 注 目 す れ ば,中 央 紡 錘 体 と 星 状 体 と の 差 は 本 質 的 で は な く,centralspindlin-Pebble/ECT2経 路 が と も に 機 能 し う る と い う こ と を 示 唆 す る の か も し れ な い.一 方,線 虫 胚 で は,centralspin-dlinが 欠 損 し て も 星 状 体 か ら の シ グ ナ ル で 分 裂 溝 は 開 始 す る6,7,15,21,22).こ れ に は,Pebble6遺 伝 子 の 相 同 遺 伝 子 Let-21

が 必 要 で あ る の で,

centralspindlin

に よ らず に 微

小 管 か らRhoGEFヘ

シ グ ナ ル を伝 え る 経 路 が 存 在 す る

と予 想 さ れ る.同 様 に,シ

ョウ ジ ョウ バ エS2細

胞 に お

図6centralspindlin-Pebble/ECT2 経 路 に よ る 活 性 型Rhoの 集 積 ECT2は,CYK-4と の 結 合 を と お して 中 央 紡 錘 体 の 中 央 に 濃 縮 さ れ る,こ れ は,活 性 型Rhoの 集 積 を ひ き 起 こ し, 収 縮 環 の 形 成 を 促 す.ECT2とCYK-4 の 結合 も,細 胞 分裂 後 期 開 始 ま で は リン 酸 化(た ぶ んCDK1に よ る と 思 わ れ る) によ って 抑制 さ れ て いる,

Database

Center

for

Life

Science

Online

Service

(9)

い て,centralspindlinの 非 存 在 下 で も ミ オ シ ンⅡ の 赤 道 面 表 層 へ の 局 在 が 一 時 的 な が ら 観 察 さ れ る と の 報 告 も61),centralspindlinと は 独 立 な 経 路 の 存 在 を 支 持 す る 。 今 後,こ れ ら の 分 子 的 実 体 が 明 ら か に さ れ る こ と が 期 待 さ れ る.

お わ り に

本 稿 で は,centralspindlinの 中 央 紡 錘 体 形 成 と 収 縮 環 形 成 に お け る 役 割 を 中 心 と し て,動 物 細 胞 の 細 胞 質 分 裂 研 究 の 最 近 の 動 向 を 解 説 し た.く わ し く述 べ る こ と は で き な か っ た が,centralspindlinの ほ か に も,微 小 管 結 合 蛋 白 質PRCI35・62・63)や,Orbit59),KIF4/Klp3Aク ロ モ キ ネ シ ン64・65),哺 乳 類 で はMKLP1と よ く 似 た モ ー タ ー ド メ イ ン を も つMKLP266∼68)やMPPI/KRMPI69・70>と い っ た キ ネ シ ン様 蛋 白 質 が,中 央 紡 錘 体 お よ び ミ ッ ドボ デ ィ の 形 成 ま た は 機 能 に 関 与 す る こ と が 示 さ れ て い る.こ れ ら が ど の よ う に 協 調 し て 機 能 す る の か,今 後 の 重 要 な 課 題 と な ろ う.ま た,ご く最 近,ミ ッ ドボ デ ィ 中 央 に 濃 縮 し たcentralspindlinを 足 場 と し,中 心 粒 局 在 蛋 白 質 と し て 知 ら れ て い たcentriolinを 介 し て,エ キ ソ サ イ トー シ ス に 関 与 す るexocyst複 合 体 が リ ク ル ー ト さ れ,こ れ が 細 胞 分 裂 の 完 了(切 断;abscission)に 重 要 で あ る こ と が 報 告 さ れ た71).centralspindlinの 新 た な 機 能 と し て 非 常 に 興 味 深 い. これ まで ご指導 い ただ い た オー ス トリ アReseachInstituteofMo-1ecularPathology(IMP)のDr,MichaelGlotzer(現 米国 シ カゴ 大 学)と,研 究室 の メ ンバ ー に厚 くお 礼 申 し上 げ ます.ま た,原 稿 に つ い て 貴 重 な ご 意 見 を い た だ い た 英 国 ケ ン ブ リ ッ ジ大 学Well-come/CRUKGurdonInstituteの 松 坂 尚裕 さん に感 謝 い た します. 1)堀(村 田)麻 希:蛋 白 質 核 酸 酵 素,50,50-55(2005)

2)

Rappaport, R. : Cytokinesis in Animal Cells, Cambridge

University Press, Cambridge (1996)

3)

Cao, L. G., Wang, Y. L.: Mol. Biol. Cell, 7,225-232(1996)

4)

Alsop, G. B., Zhang, D.: J. Cell Biol., 162, 383-390 (2003)

5)

Savoian, M. S., Earnshaw, W. C., Khodjakov, A., Rieder, C.

L. : Mol. Biol. Cell, 10, 297-311(1999)

6)

Dechant, R., Glotzer, M.: Dev. Cell, 4, 333-344 (2003)

7)

Bringmann, H., Hyman, A. A. : Nature, 436, 731-734 (2005)

8)

Canman, J. C. et al.: Nature, 424, 1074-1078 (2003)

9)

Wang, Y. L. : Trends Cell Biol., 15, 581-588 (2005)

10)

Matsumura, F. : Trends Cell Biol., 15, 371-377 (2005)

11)

Piekny, A., Werner, M., Glotzer, M. : Trends Cell Biol., 15,

651-658(2005)

12)

Prokopenko, S. N. et al. : Genes Dev., 13, 2301-2314 (1999)

13)

Tatsumoto, T. et al.: J. Cell Biol., 147,921-9280999)

14)

Toure, A. et al. : J. Biol. Chem., 273, 6019-6023 (1998)

15) Jantsch-Plunger,

V. et al.: J. Cell Biol., 149, 1391-1404

(2000)

16) Sellitto, C., Kuriyama, R. : J. Cell Biol., 106,431-439 (1988)

17) Nislow, C., Lombillo, V. A., Kuriyama, R., McIntosh, J. R. :

Nature, 359, 543-547 (1992)

18) Kuriyama, R. et al.: J. Cell Biol., 156, 783-790 (2002)

19) Adams, R. R. et al.: Genes Dev., 12,1483-1494 (1998)

20)

Lawrence, C. J. et al.: J. Cell Biol., 167,19-22 (2004)

21)

Powers, J. et al.: Curr. Biol., 8, 1133-1136(1998)

22)

Raich, W. B., Moran, A. N., Rothman, J. H., Hardin, J.: Mol.

Biol. Cell, 9, 2037-2049 (1998)

23)

Severson, A. F. et al.: Curr. Biol., 10, 1162-1171(2000)

24)

Mishima, M., Kaitna, S., Glotzer, M. : Dev. Cell, 2, 41-54

(2002)

25)

Case, R. B. et al.: Curr. Biol., 10, 157-160 (2000)

26)

Hirose, K. et al.: J. Biol. Chem., 276, 5821-5828(2001)

27)

Matuliene, J., Kuriyama, R. : Mol. Biol. Cell, 13,1832-1845

(2002)

28)

Somers, W. G., Saint, R. : Dev. Cell, 4, 29-39 (2003)

29)

Wheatley, S. P. et al. : J. Cell Biol., 138, 385-393 (1997)

30)

Parry, D. H., O'Farrell, P. H.: Curr. Biol., 11, 671-683

(2001)

31)

Goshima, G., Vale, R. D.: Mol. Biol. Cell, 16, 3896-3907

(2005)

32)

Gruneberg, U., Glotzer, M., Gartner, A., Nigg, E. A. : J. Cell

Biol., 158, 901-914 (2002)

33)

Mailand, N. et al.: Nature Cell Biol., 4, 317-322 (2002)

34)

Saito, R. M. et al.: Nature Cell Biol., 6, 777-783 (2004)

35)

Mollinari, C. et al.: J. Cell Biol., 157, 1175-1186 (2002)

36)

Ohsugi, M. et al. : EMBO J., 22,2091-2103 (2003)

37)

Andrews, P. D. et al.: Dev. Cell, 6,253-268 (2004)

38)

Lan, W. et al. : Curr. Biol., 14, 273-286 (2004)

39)

Ohi, R., Sapra, T., Howard, J., Mitchison, T. J.: Mol. Biol.

Cell, 15, 2895-2906 (2004)

40)

Okada, Y., Hirokawa, N. : Science, 283,1152-1157 (1999)

41)

Kikkawa, M. et al. : Nature, 411, 439 445 (2001)

42)

Lee, K. S., Yuan, Y. L., Kuriyama, R., Erikson, R. L.: Mol.

Cell Biol., 15, 7143-7151(1995)

43)

Liu, X., Zhou, T., Kuriyama, R., Erikson, R. L.: J. Cell Sci.,

117,3233-3246(2004)

44)

Kaitna, S., Mendoza, M., Jantsch-Plunger,

V., Glotzer, M. :

Curr. Biol., 10, 1172-1181(2000)

45)

Guse, A., Mishima, M., Glotzer, M. : Curr. Biol., 15, 778-786

(2005)

46)

Minoshima, Y. et al. : Dev. Cell, 4,549-560(2003)

47)

Ban, R., Irino, Y., Fukami, K., Tanaka, H.: J. Biol. Chem.,

279,16394-16402(2004)

48)

Yoshizaki, H. et al. : J. Biol. Chem., 279, 44756-44762

(2004)

49)

Bement, W. M., Benink, H. A., von Dassow, G. : J. Cell

Biol., 170,91-101(2005)

Database

Center

for

Life

Science

Online

Service

(10)

215 蛋 白 質 核 酸 酵 素   VOI.51  NO.3(2006)

50)

Yuce, 0., Piekny, A., Glotzer, M. : J. Cell Biol., 170,

571-582(2005)

51)

Yonemura, S., Hirao-Minakuchi,

K., Nishimura, Y. : Exp.

Cell Res., 259, 300-314 (2004)

52)

Zhao, W. M., Fang, G.: Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 102,

13158-13163(2005)

53)

Kamijo, K. et al.: Mol. Biol. Cell, 17,43-55 (2006)

54)

Nishimura,

Y., Yonemura, S. : J. Cell Sci., 119, 96-103

(2006)

55)

Zavortink, M. et al. : J. Cell Sci., 118,5381-5392 (2005)

56)

Goldstein, A. Y., Jan, Y. N., Luo, L. : Proc. Natl. Acad. Sci.

USA, 102,2834-2839(2005)

57)

Echard, A., O'Farrell, P. H.: Curr. Biol., 13, 373-383 (2003)

58)

O'Keefe, L., Somers, W. G., Harley, A., Saint, R. : Cell

Struct. Funct., 26, 619-626 (2001)

59)

Inoue, Y. H. et al. : J. Cell Biol., 166, 49-60 (2004)

60)

Bonaccorsi, S., Giansanti, M. G., Gatti, M. : J. Cell Biol.,

142,751-761(1998)

61)

Dean, S. 0. et al. : Proc. Natl. Acad. Sci. USA,

102,13473-13478(2005)

62)

Verni, F. et al.: Curr. Biol., 14,1569-1575 (2004)

63)

Verbrugghe, K. J., White, J. G. : Curr. Biol., 14, 1755-1760

(2004)

64)

Williams, B. C. et al. : J. Cell Biol., 129, 709-723(1995)

65)

Kurasawa, Y. et al. : EMBO J., 23, 3237-3248 (2004)

66)

Hill, E., Clarke, M., Barr, F. A. : EMBO J., 19, 5711-5719

(2000)

67)

Fontijn, R. D. et al.: Mol. Cell. Biol., 21, 2944-2955 (2001)

68)

Neef, R. et al.: J. Cell Biol., 162, 863-875 (2003)

69)

Kamimoto, T. et al. : J. Biol. Chem., 276, 37520-37528

(2001)

70)

Abaza, A. et al. : J. Biol. Chem., 278, 27844-27852 (2003)

71)

Gromley, A. et al. : Cell, 123, 75-87(2005)

三 嶋 将 紀

略 歴:1996年 東 京 大 学 大 学 院 理 学 系 研 究 科 生 物 化 学 専 攻 修 了,博 士(理 学),京 都 大 学 大 学 院 理 学 研 究 科 ボ ス ドク, オ ー ス トリアResearoh Institute of Molecular Pathol ogy(IMP)ボ ス ドク を 経 て,2005年 よ り英 国 ケ ン ブ リ ッ ジ 大 学Wellcome/CRUK Gurdon lnstltuteグ ル ー プ リー ダ ー .研 究 テ ー マ:細 胞 質 分 裂 の 分 子 機 構 の 解 明,抱 負:こ の 分 野 の 最 近 の 進 歩 は め ざ ま し く,高 校 の 生 物 で 細 胞 分 裂 を 習 った と き 以 来 の 疑 問 ど う や っ て 中 身 を 漏 らさ な い で う ま い こ と2つ に 分 か れ る ん や ろ?” に 明 快 に 答 え る こ と も,近 い 将 来 に は 可 能 とな り そ う な 勢 い で あ る.ラ ボ を 立 ち 上 げ 中 の 身 と して は ボ ヤ ボ ヤ して い られ な い と こ ろ で あ る が,お も しろ い 結 果 が だ せ る よ う頑 張 りた い.

表 紙 写 真

スピン ドル微小管の形成

真 核 細 胞 の 遺 伝 情 報 を 担 う ゲ ノ ムDNAは,細 胞 周 期S期 に 複 製 さ れ た の ち,M期 特 異 的 に 形 成 さ れ る ス ピ ン ドル(紡 錘 体)に よ っ て2つ の 娘 細 胞 に 分 配 ・伝 達 され る.ま た,体 細 胞 の 有 糸 分 裂 に お い て の み な らず,親 の 二 倍 体 ゲ ノ ム か ら一 倍 体 の 配 偶 子 を 形 成 す る 際 の 減 数 分 裂 に お い て も ス ピ ン ドル の 働 き が 必 要 で あ る.す な わ ち,ス ピ ン ドル は ひ と つ の 受 精 卵 か ら 一 個 体 を 構 成 す る 個 々 の 細 胞 へ,さ ら に は,一 個 体 か ら次 世 代 の 個 体 ヘ ゲ ノ ム 情 報 を継 承 す る メ ッセ ン ジ ャ ー の 役 割 を は た す こ と に よ っ て,生 命 の 連 続 性 を 保 証 し て い る.そ の ス ピ ン ド ル の 働 き を 支 え て い る の が,直 径4000万 分 の1メ ー トル(約25nm)の ナ ノ フ ァ イ バ ー,“ 微 小 管 ”で あ る. 表 紙 写 真 は,ヒ ト培 養 細 胞 に お け るDNA(青)と 微 小 管(緑)の 染 色 像 を 示 し て い る.細 胞 周 期 間 期 で は 比 較 的 安 定 な細 胞 質 微 小 管 が 細 胞 全 体 に 張 りめ ぐ ら さ れ て い る が(左),細 胞 がM期 に 入 る と細 胞 質 微 小 管 は 消 失 し, 代 わ りに,よ り ダ イ ナ ミ ッ ク な性 質 を もつ ス ピ ン ドル 微 小 管 が 中 心 体 や 染 色 体 の 近 傍 に形 成 さ れ る(中 央:M期 前 中 期,右:M期 中 期).こ の ダ イ ナ ミ ック な ス ピ ン ドル 微 小 管 が 姉 妹 染 色 体 を 捕 捉 し ス ピ ン ドル の 赤 道 面 に 整 列 させ た の ち,染 色 体 は 両 極 に均 等 分 配 され る.

[Kinoshita, K. et al. : J. Cell Biol., 170, 1047-1055(2005)

よ り許

可 を得 て転 載]

(木下和 久)

Database

Center

for

Life

Science

Online

Service

参照

関連したドキュメント

Nov, this definition includ.ing the fact that new stages on fundamental configuration begin at the rows 23 imply, no matter what the starting configuration is, the new stages

参考文献 Niv Buchbinder and Joseph (Seffi) Naor: The Design of Com- petitive Online Algorithms via a Primal-Dual Approach. Foundations and Trends® in Theoretical Computer

As the input files of different types arrive in an online fashion, we need to choose between the available compression methods, incurring the processing costs for each input, as well

The SLE-revised (SLE-R) questionnaire despite simplicity is a high-performance screening tool for investigating the stress level of life events and its management in both community

An example of a database state in the lextensive category of finite sets, for the EA sketch of our school data specification is provided by any database which models the

Research Institute for Mathematical Sciences, Kyoto University...

Then the center-valued Atiyah conjecture is true for all elementary amenable extensions of pure braid groups, of right-angled Artin groups, of prim- itive link groups, of

However, if the problem size increases, it is expected that the high number of required iterations when the constraints are hit will cause the Hildreth algorithm to exceed the