組織・研究内容

研究課題名

減数分裂における高次クロマチン構造の確立機構の解明

研究代表者

石黒 啓一郎
kei-ichiro Ishiguro
熊本大学 発生医学研究所 独立准教授
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研究内容

生殖細胞では通常の体細胞型細胞周期の機構を転用しながらも体細胞分裂から減数分裂への切り替えに伴って、減数分裂に特化されたクロマチン構造の再構築が起きている。DNAメチル化、ヒストン修飾、ヒストンバリアント置換、非ヒストンクロマチン結合タンパク質によって半保存的に非ゲノム情報複製を行う体細胞とは対照的に、この再構築は減数分裂直前のpre-meiotic S期にむしろその構造を解消するように働くと推定される。とりわけ減数第一分裂前期は細胞周期のG2期に相当するが、体細胞では見られないユニークな染色体動態が観察される。このときのクロマチン構造は減数分裂仕様に大幅に特殊化されていると推定されるが、その実態については未だ不明な点が多く国際的にも攻め倦んでいる。我々はこれまで、減数分裂期に特異的なクロマチン結合因子について研究を行ってきた。本研究では、次の2つの角度から検討を行い、生殖細胞系列と体細胞系列の非ゲノム情報複製に関わる様式の違いを本質的に決定付けるメカニズムの解明を目指す。
①pre-meiotic S期のクロマチン再構築を支えるメカニズムの解明
ごく最近、申請者が発見したMEIOSINによって発現制御を受ける未解析の標的遺伝子の中から、pre-meiotic S期において減数分裂仕様のクロマチン構造の再構築に役割を担う新規因子を同定し、生殖細胞系列と体細胞系列のクロマチン複製機構の違いや、減数分裂型の非ゲノム情報の伝達様式について検討を行う。
②体細胞分裂から減数分裂への遷移期の高次クロマチンドメインの解析
生殖細胞系列においては、体細胞型コヒーシンに置き換わって減数分裂型のコヒーシンが出現する。また生殖細胞型のインシュレーター因子の発現も見られる。体細胞増殖から減数分裂への遷移期における高次クロマチン構造の再構成過程について検討する。

主な論文

研究代表者:石黒 啓一郎

  1. Takemoto K., et al., Ishiguro K., (10人中10番目) Meiosis-specific C19orf57/4930432K21Rik/BRME1 modulates localization of RAD51 and DMC1 to DSBs in mouse meiotic recombination.  Cell Reports 31, 107686 (2020)
  2. Ishiguro K., et al., (13人中1番目) MEIOSIN directs germ cell fate decision from mitosis to meiosis.  Dev.Cell  52 (4): 429-445 (2020)
  3. Ishiguro K. The cohesin complex in mammalian meiosis. (Review) Genes Cells 24, 6-30. (2019)
  4. Ishiguro K., et al., (10人中1番目) Zscan4 is expressed specifically during late meiotic prophase in both spermatogenesis and oogenesis. In Vitro Cell.Dev.Biol. 53, 167-178 (2017)
  5. Ishiguro K., (8人中1番目) Expression analysis of the endogenous Zscan4 locus and its coding proteins in mouse ES cells and preimplantation embryos: In Vitro Cell.Dev.Biol. 53, 179-190 (2017)
  6. Ishiguro K., Watanabe Y. The cohesin REC8 prevents illegitimate inter-sister synaptonemal complex. EMBO reports 17, 783-784 (2016)
  7. Kumar R., et al., Ishiguro K. , (11人中3番目) MEI4: a central player in the regulation of meiotic DNA double strand break formation in mouse.   J. Cell Science 128, 1800-1811 (2015)
  8. Kim J., Ishiguro K. (†: equally contributed), et al., (14人中2番目) Meikin is a conserved regulator of meiosis-I-specific kinetochore function. Nature 517, 466-471 (2015)
  9. Ishiguro K., et al., (12人中1番目) Meiosis-specific cohesin mediates homolog recognition in mouse spermatocytes. Genes Dev. 28, 594-607 (2014)
  10. Shibuya H., Ishiguro K., Watanabe Y.: The TRF1-binding protein TERB1 promotes chromosome movement and telomere rigidity in meiosis. Nat.Cell Biol 16:145-156 (2014)
  11. †Nakaya T., Ishiguro K.(†: equally contributed), et al., (12人中2番目) p600 Plays Essential Roles in Fetal Development., PLoS One 8(6): e66269 (2013)
  12. Morimoto A, et al., Ishiguro K., (7人中5番目) A conserved KASH domain protein associates with telomeres, SUN1, and dynactin during mammalian meiosis. Cell Biol. 198:165-172 (2012)
  13. Kim J., Ishiguro , et al., (4人中2番目) Meiosis specific cohesins in mouse embryonic oocytes. Methods in Molecular Biology 957, 47-57. (2012)
  14. Ishiguro , et al., (5人中1番目) A new meiosis-specific cohesin complex implicated in the cohesin code for homologous pairing. EMBO report 12 : 267-275 (2011)
  15. Kawashima SA., et al., Ishiguro K., (5人中4番目) Phosphorylation of H2A by Bub1 Prevents Chromosomal Instability Through Localizing Shugoshin. Science 327, 172-177 (2010)
  16. Tanno Y., et al., Ishiguro K., (6人中5番目) Phosphorylation of mammalian Sgo2 by Aurora B recruits PP2A and MCAK to centromeres. Genes Dev. 24, 2169-2179 (2010)
  17.  Ishiguro K.Watanabe Y. Chromosome cohesion in mitosis and meiosis. (Review) J.Cell Science120, 367-369 (2007)