研究者詳細

顔写真

ハルタ　ナミ
春田　奈美
Nami Haruta
所属
高度教養教育・学生支援機構　教養教育院
職名
准教授
学位

  • 博士（理学）

委員歴 1

  • 日本遺伝学会　評議員

    2017年4月 ～ 2021年3月

研究分野 3

  • ライフサイエンス / 進化生物学 / 線虫、線虫近縁種

  • ライフサイエンス / 分子生物学 /

  • ライフサイエンス / 細胞生物学 / 微小管、中心体、細胞分裂

受賞 2

  1. Best Paper賞（第82回大会）

    2010年9月　日本遺伝学会

  2. Best Paper賞（第78回大会）

    2006年10月　日本遺伝学会

論文 28

  1. Active and unusually expanded PIF/Harbinger transposable elements in the Caenorhabditis inopinata genome

    Kazuki Sato, Xiaodan Jin, Shun Oomura, Kazuma Kawahara, Simo Sun, Akemi Yoshida, Nami Haruta, Asako Sugimoto, Taisei Kikuchi

    2026年5月29日

    DOI： 10.64898/2026.05.26.728016 　

  2. A Fluorescent Dauer Marker in Caenorhabditis inopinata Enables Comparative Analysis of Dauer-Inducing Mechanisms

    Ryo Iitsuka, Shun Oomura, Nami Haruta, Asako Sugimoto

    2026年4月9日

    DOI： 10.64898/2026.04.06.716796 　

  3. Application of the auxin-inducible degron 2 (AID2) system to analyze stage-specific roles of the histone variant H2A.Z during development of Caenorhabditis elegans 国際誌 招待有り

    Natsumi Horii, Saho Kitagawa, Yukako Oma, Nami Haruta, Asako Sugimoto, T Masato Kanemaki, Masahiko Harata

    Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry　2026年2月23日

    DOI： 10.1093/bbb/zbaf200 　

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    Multiple roles of the evolutionarily conserved histone variant H2A.Z in development have been proposed. However, conventional H2A.Z knockouts cause embryonic lethality. Here, we developed a transient depletion system for H2A.Z in Caenorhabditis elegans using an auxin-inducible degron and demonstrated its contribution to germline differentiation at early developmental stages. This system can be applied to investigate temporal protein functions during development.

  4. Programmed DNA elimination was present in the last common ancestor of Caenorhabditis nematodes

    Lewis Stevens, Simo Sun, Nami Haruta, Leyun Xiao, Naoki Uwatoko, Manuela Kieninger, Kazuki Sato, Akemi Yoshida, Dominic Absolon, Joanna Collins, Asako Sugimoto, Taisei Kikuchi, Mark Blaxter

    2025年10月24日

    DOI： 10.1101/2025.10.23.681605 　

  5. Microparticle Bombardment as a Method for Transgenesis in Auanema and Tokorhabditis 国際誌

    Tatsuya Yamashita, Andre Pires-daSilva, Shun Oomura, Taichi Kusano, Nami Haruta, Mayu Hasumi, Taisei Kikuchi, Sally Adams, Asako Sugimoto, Ryoji Shinya

    microPublication Biology　2025　2025年

    出版者・発行元： microPublication Biology

    DOI： 10.17912/MICROPUB.BIOLOGY.001585 　

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    Functional gene analysis tools in Caenorhabditis elegans are often ineffective in other nematodes due to differences in gonadal morphology and transgene silencing. Here, we established a method to generate stable transgenic lines in the nematodes Auanema freiburgense and Tokorhabditis tufae using microparticle bombardment coupled with hygromycin B selection. Despite using non-codon-optimized GFP, transgenic strains expressing fluorescent markers were obtained in both species. Additionally, an Auanema codon-optimized RFP construct showed robust expression in all tissues. This method will be valuable for future studies into the unusual sex determination, viviparity, and stress resistance in Auanema and Tokorhabditis .

  6. Evolutionary changes of noncoding elements associated with transition of sexual mode in Caenorhabditis nematodes

    Katsunori Tamagawa, Mehmet Dayi, Simo Sun, Rikako Hata, Taisei Kikuchi, Nami Haruta, Asako Sugimoto, Takashi Makino

    Science Advances　10　(37)　2024年9月13日

    出版者・発行元： American Association for the Advancement of Science (AAAS)

    DOI： 10.1126/sciadv.adn9913 　

    eISSN：2375-2548

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    The transition of the sexual mode occurs widely in animal evolution. In Caenorhabditis nematodes, androdioecy, a sexual polymorphism composed of males and hermaphrodites having the ability to self-fertilize, has evolved independently multiple times. While the modification of noncoding regulatory elements likely contributed to the evolution of hermaphroditism, little is known about these changes. Here, we conducted a genome-wide analysis of conserved noncoding elements (CNEs) focusing on the evolution of hermaphroditism in Caenorhabditis nematodes. We found that, in androdioecious nematodes, mutations rapidly accumulated in CNEs’ neighboring genes associated with sexual traits. Expression analysis indicate that the identified CNEs are involved in spermatogenesis in hermaphrodites and associated with the transition of gene expression from dioecious to androdioecious nematodes. Last, genome editing of a CNE neighboring laf-1 resulted in a change in its expression in the gonadal region undergoing spermatogenesis. Our bioinformatic and experimental analyses highlight the importance of CNEs in gene regulation associated with the development of hermaphrodites.

  7. The impact of differential transposition activities of autonomous and non-autonomous hAT transposable elements on genome architecture and gene expression in Caenorhabditis inopinata 査読有り

    Ryuhei Hatanaka, Katsunori Tamagawa, Nami Haruta, Asako Sugimoto

    GENETICS　2024年4月5日

    出版者・発行元： Oxford University Press (OUP)

    DOI： 10.1093/genetics/iyae052 　

    eISSN：1943-2631

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    Abstract Transposable elements (TEs) are DNA sequences capable of moving within genomes and significantly influence genomic evolution. The nematode Caenorhabditis inopinata exhibits a much higher TE copy number than its sister species, C. elegans. In this study, we identified a novel autonomous TE belonging to the hAT superfamily from a spontaneous TE-insertion mutant in C. inopinata and named this transposon Ci-hAT1. Further bioinformatic analyses uncovered three additional autonomous hAT elements—Ci-hAT2, Ci-hAT3, and Ci-hAT4—along with over 1,000 copies of two non-autonomous miniature inverted-repeat transposable elements (MITEs), mCi-hAT1 and mCi-hAT4, likely derived from Ci-hAT1 and Ci-hAT4 through internal deletion. We tracked at least three sequential transpositions of Ci-hAT1 over several years. However, the transposition rates of the other three autonomous hAT elements were lower, suggesting varying activity levels. Notably, the distribution patterns of the two MITE families differed significantly: mCi-hAT1 was primarily located in the chromosome arms, a pattern observed in the TEs of other Caenorhabditis species, whereas mCi-hAT4 was more evenly distributed across chromosomes. Additionally, interspecific transcriptome analysis indicated that C. inopinata genes with upstream or intronic these MITE insertions tend to be more highly expressed than their orthologous genes in C. elegans. These findings highlight the significant role of de-silenced TEs in driving the evolution of genomes and transcriptomes, leading to species-specific genetic diversity.

  8. A germline-specific role for unconventional components of the γ-tubulin complex in Caenorhabditis elegans. 国際誌

    Nami Haruta, Eisuke Sumiyoshi, Yu Honda, Masahiro Terasawa, Chihiro Uchiyama, Mika Toya, Yukihiko Kubota, Asako Sugimoto

    Journal of cell science　136　(13)　2023年7月1日

    DOI： 10.1242/jcs.260922 　

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    The γ-tubulin complex (γTuC) is a widely conserved microtubule nucleator, but some of its components, namely GCP4, GCP5 and GCP6 (also known as TUBGCP4, TUBGCP5 and TUBGCP6, respectively), have not been detected in Caenorhabditis elegans. Here, we identified two γTuC-associated proteins in C. elegans, GTAP-1 and GTAP-2, for which apparent orthologs were detected only in the genus Caenorhabditis. GTAP-1 and GTAP-2 were found to localize at centrosomes and the plasma membrane of the germline, and their centrosomal localization was interdependent. In early C. elegans embryos, whereas the conserved γTuC component MZT-1 (also known as MOZART1 and MZT1) was essential for the localization of centrosomal γ-tubulin, depletion of GTAP-1 and/or GTAP-2 caused up to 50% reduction of centrosomal γ-tubulin and precocious disassembly of spindle poles during mitotic telophase. In the adult germline, GTAP-1 and GTAP-2 contributed to efficient recruitment of the γTuC to the plasma membrane. Depletion of GTAP-1, but not of GTAP-2, severely disrupted both the microtubule array and the honeycomb-like structure of the adult germline. We propose that GTAP-1 and GTAP-2 are unconventional components of the γTuC that contribute to the organization of both centrosomal and non-centrosomal microtubules by targeting the γTuC to specific subcellular sites in a tissue-specific manner.

  9. C. elegans ATG-5 mutants associated with ataxia. 国際誌 査読有り

    Azusa Yugeta, Hiroki Arai, Daiki Takahashi, Nami Haruta, Asako Sugimoto, Hirokazu Arimoto

    microPublication biology　2023　2023年

    DOI： 10.17912/micropub.biology.000792 　

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    Intercellular cleaning via autophagy is crucial for maintaining cellular homeostasis, and impaired autophagy has been associated with the accumulation of protein aggregates that can contribute to neurological diseases. Specifically, the loss-of-function mutation in the human autophagy-related gene 5 (ATG5) at E122D has been linked to the pathogenesis of spinocerebellar ataxia in humans. In this study, we generated two homozygous C. elegans strains with mutations (E121D and E121A) at positions corresponding to the human ATG5 ataxia mutation to investigate the effects of ATG5 mutations on autophagy and motility. Our results showed that both mutants exhibited a reduction in autophagy activity and impaired motility, suggesting that the conserved mechanism of autophagy-mediated regulation of motility extends from C. elegans to humans.

  10. The auxin-inducible degron 2 (AID2) system enables controlled protein knockdown during embryogenesis and development in Caenorhabditis elegans. 国際誌 査読有り

    Takefumi Negishi, Saho Kitagawa, Natsumi Horii, Yuka Tanaka, Nami Haruta, Asako Sugimoto, Hitoshi Sawa, Ken-Ichiro Hayashi, Masahiko Harata, Masato T Kanemaki

    Genetics　220　(2)　2022年2月4日

    DOI： 10.1093/genetics/iyab218 　

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    Targeted protein degradation using the auxin-inducible degron (AID) system is garnering attention in the research field of Caenorhabditis elegans, because of the rapid and efficient target depletion it affords, which can be controlled by treating the animals with the phytohormone auxin. However, the current AID system has drawbacks, i.e., leaky degradation in the absence of auxin and the requirement for high auxin doses. Furthermore, it is challenging to deplete degron-fused proteins in embryos because of their eggshell, which blocks auxin permeability. Here, we apply an improved AID2 system utilizing AtTIR1(F79G) and 5-phenyl-indole-3-acetic acid (5-Ph-IAA) to C. elegans and demonstrated that it confers better degradation control vs the previous system by suppressing leaky degradation and inducing sharp degradation using 1,300-fold lower 5-Ph-IAA doses. We successfully degraded the endogenous histone H2A.Z protein fused to an mAID degron and disclosed its requirement in larval growth and reproduction, regardless of the presence of maternally inherited H2A.Z molecules. Moreover, we developed an eggshell-permeable 5-Ph-IAA analog, 5-Ph-IAA-AM, that affords an enhanced degradation in laid embryos. Our improved system will contribute to the disclosure of the roles of proteins in C. elegans, in particular those that are involved in embryogenesis and development, through temporally controlled protein degradation.

  11. Transgenesis of the gonochoristic nematode Caenorhabditis inopinata by microparticle bombardment with hygromycin B selection. 国際誌 査読有り

    Shun Oomura, Kenji Tsuyama, Nami Haruta, Asako Sugimoto

    microPublication biology　2022　2022年

    DOI： 10.17912/micropub.biology.000564 　

  12. Expression Patterns and Levels of All Tubulin Isotypes Analyzed in GFP Knock-In C. elegans Strains. 査読有り

    Kei Nishida, Kenta Tsuchiya, Hiroyuki Obinata, Shizuka Onodera, Yu Honda, Yen-Cheng Lai, Nami Haruta, Asako Sugimoto

    Cell structure and function　46　(1)　51-64　2021年6月30日

    DOI： 10.1247/csf.21022 　

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    Most organisms have multiple α- and β-tubulin isotypes that likely contribute to the diversity of microtubule (MT) functions. To understand the functional differences of tubulin isotypes in Caenorhabditis elegans, which has nine α-tubulin isotypes and six β-tubulin isotypes, we systematically constructed null mutants and GFP-fusion strains for all tubulin isotypes with the CRISPR/Cas9 system and analyzed their expression patterns and levels in adult hermaphrodites. Four isotypes-α-tubulins TBA-1 and TBA-2 and β-tubulins TBB-1 and TBB-2-were expressed in virtually all tissues, with a distinct tissue-specific spectrum. Other isotypes were expressed in specific tissues or cell types at significantly lower levels than the broadly expressed isotypes. Four isotypes (TBA-5, TBA-6, TBA-9, and TBB-4) were expressed in different subsets of ciliated sensory neurons, and TBB-4 was inefficiently incorporated into mitotic spindle MTs. Taken together, we propose that MTs in C. elegans are mainly composed of four broadly expressed tubulin isotypes and that incorporation of a small amount of tissue-specific isotypes may contribute to tissue-specific MT properties. These newly constructed strains will be useful for further elucidating the distinct roles of tubulin isotypes.Key words: tubulin isotypes, microtubules, C. elegans.

  13. Centrosome maturation requires phosphorylation-mediated sequential domain interactions of SPD-5 国際誌

    Momoe Nakajo, Hikaru Kano, Kenji Tsuyama, Nami Haruta, Asako Sugimoto

    Journal of cell science　135　(8)　2021年5月20日

    出版者・発行元： Cold Spring Harbor Laboratory

    DOI： 10.1101/2021.05.20.444955 　

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    <title>Abstract</title>Centrosomes consist of two centrioles and surrounding pericentriolar material (PCM). PCM expands during mitosis in a process called centrosome maturation, in which PCM scaffold proteins play pivotal roles to recruit other centrosomal proteins. In <italic>C. elegans</italic>, the scaffold protein SPD-5 forms PCM scaffold in a PLK-1 phosphorylation-dependent manner. However, how phosphorylation of SPD-5 promotes PCM scaffold assembly is unclear. Here, we identified three functional domains of SPD-5 through <italic>in vivo</italic> domain analyses, and propose that sequential domain interactions of SPD-5 are required for mitotic PCM scaffold assembly. Firstly, SPD-5 is targeted to centrioles through direct interaction between its centriole localization (CL) domain and a centriolar protein PCMD-1. Then, intra- and inter-molecular interaction between SPD-5 phospho-regulated multimerization (PReM) domain and the PReM association (PA) domain is triggered by phosphorylation by PLK-1, which leads to PCM scaffold expansion. Our findings suggest that the sequential domain interactions of scaffold proteins mediated by Polo/PLK-1 phosphorylation is an evolutionarily conserved mechanism of PCM scaffold assembly.

  14. Tubulin isotype substitution revealed that isotype combination modulates microtubule dynamics in C. elegans embryos 査読有り

    Yu Honda, Kenta Tsuchiya, Eisuke Sumiyoshi, Nami Haruta, Asako Sugimoto

    JOURNAL OF CELL SCIENCE　130　(9)　1652-1661　2017年5月

    DOI： 10.1242/jcs.200923 　

    ISSN：0021-9533

    eISSN：1477-9137

  15. The PAF1 complex is involved in embryonic epidermal morphogenesis in Caenorhabditis elegans 査読有り

    Yukihiko Kubota, Kenji Tsuyama, Yusuke Takabayashi, Nami Haruta, Rika Maruyama, Naoko Iida, Asako Sugimoto

    DEVELOPMENTAL BIOLOGY　391　(1)　43-53　2014年7月

    DOI： 10.1016/j.ydbio.2014.04.002 　

    ISSN：0012-1606

    eISSN：1095-564X

  16. Chronic low-dose ultraviolet-induced mutagenesis in nucleotide excision repair-deficient cells 査読有り

    Nami Haruta, Yoshino Kubota, Takashi Hishida

    NUCLEIC ACIDS RESEARCH　40　(17)　8406-8415　2012年9月

    DOI： 10.1093/nar/gks580 　

    ISSN：0305-1048

    eISSN：1362-4962

  17. Srs2 Plays a Critical Role in Reversible G(2) Arrest upon Chronic and Low Doses of UV Irradiation via Two Distinct Homologous Recombination-Dependent Mechanisms in Postreplication Repair-Deficient Cells 査読有り

    Takashi Hishida, Yoshihiro Hirade, Nami Haruta, Yoshino Kubota, Hiroshi Iwasaki

    MOLECULAR AND CELLULAR BIOLOGY　30　(20)　4840-4850　2010年10月

    DOI： 10.1128/MCB.00453-10 　

    ISSN：0270-7306

    eISSN：1098-5549

  18. Disassembly of Escherichia coli RecA E38K/Delta C17 Nucleoprotein Filaments Is Required to Complete DNA Strand Exchange 査読有り

    Rachel L. Britt, Nami Haruta, Shelley L. Lusetti, Sindhu Chitteni-Pattu, Ross B. Inman, Michael M. Cox

    JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY　285　(5)　3211-3226　2010年1月

    DOI： 10.1074/jbc.M109.028951 　

    ISSN：0021-9258

  19. Reconstitution of DNA strand exchange mediated by Rhp51 recombinase and two mediators 査読有り

    Yumiko Kurokawa, Yasuto Murayama, Nami Haruta-Takahashi, Itaru Urabe, Hiroshi Iwasaki

    PLOS BIOLOGY　6　(4)　836-848　2008年4月

    DOI： 10.1371/journal.pbio.0060088 　

    ISSN：1544-9173

  20. Fission yeast Swi5 protein, a novel DNA recombination mediator 招待有り 査読有り

    Nami Haruta, Yufuko Akamatsu, Yasuhiro Tsutsui, Yumiko Kurokawa, Yasuto Murayama, Benoit Arcangioli, Hiroshi Iwasaki

    DNA REPAIR　7　(1)　1-9　2008年1月

    DOI： 10.1016/j.dnarep.2007.07.004 　

    ISSN：1568-7864

  21. Recombination mediators 招待有り 査読有り

    Nami Haruta-Takahashi, Hiroshi Iwasaki

    SEIKAGAKU　79　(5)　449-453　2007年5月

    ISSN：0037-1017

  22. The Swi5-Sfr1 complex stimulates Rhp51/Rad51- and Dmc1-mediated DNA strand exchange in vitro. 国際誌 査読有り

    Nami Haruta, Yumiko Kurokawa, Yasuto Murayama, Yufuko Akamatsu, Satoru Unzai, Yasuhiro Tsutsui, Hiroshi Iwasaki

    Nature structural & molecular biology　13　(9)　823-30　2006年9月

    DOI： 10.1038/nsmb1136 　

    ISSN：1545-9993

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    Nucleoprotein filaments made up of Rad51 or Dmc1 recombinases, the core structures of recombination, engage in ATP-dependent DNA-strand exchange. The ability of recombinases to form filaments is enhanced by recombination factors termed 'mediators'. Here, we show that the Schizosaccharomyces pombe Swi5-Sfr1 complex, a conserved eukaryotic protein complex, at substoichiometric concentrations stimulates strand exchange mediated by Rhp51 (the S. pombe Rad51 homolog) and Dmc1 on long DNA substrates. Reactions mediated by both recombinases are completely dependent on Swi5-Sfr1, replication protein A (RPA) and ATP, although RPA inhibits the reaction when it is incubated with single-stranded DNA (ssDNA) before the recombinase. The Swi5-Sfr1 complex overcomes, at least partly, the inhibitory effect of RPA, representing a novel class of mediator. Notably, the Swi5-Sfr1 complex preferentially stimulates the ssDNA-dependent ATPase activity of Rhp51, and it increases the amounts of Dmc1 bound to ssDNA.

  23. The single-stranded DNA-binding protein of Deinococcus radiodurans 査読有り

    JM Eggington, N Haruta, EA Wood, MM Cox

    BMC MICROBIOLOGY　4　2　2004年1月

    DOI： 10.1186/1471-2180-4-2 　

    ISSN：1471-2180

  24. A DNA pairing-enhanced conformation of bacterial RecA proteins 査読有り

    N Haruta, XN Yu, SX Yang, EH Egelman, MM Cox

    JOURNAL OF BIOLOGICAL CHEMISTRY　278　(52)　52710-52723　2003年12月

    DOI： 10.1074/jbc.M308563200 　

    ISSN：0021-9258

  25. Time-resolved UV resonance Raman investigation of protein folding using a rapid mixer: Characterization of kinetic folding intermediates of apomyoglobin 査読有り

    N Haruta, T Kitagawa

    BIOCHEMISTRY　41　(21)　6595-6604　2002年5月

    DOI： 10.1021/bi012027g 　

    ISSN：0006-2960

  26. Time-resolved resonance Raman study on ultrafast structural relaxation and vibrational cooling of photodissociated carbonmonoxy myoglobin 査読有り

    T Kitagawa, N Haruta, Y Mizutani

    BIOPOLYMERS　67　(4-5)　207-213　2002年

    DOI： 10.1002/bip.10096 　

    ISSN：0006-3525

  27. Protein conformation change of myoglobin upon ligand binding probed by ultraviolet resonance Raman Spectroscopy 査読有り

    N Haruta, M Aki, S Ozaki, Y Watanabe, T Kitagawa

    BIOCHEMISTRY　40　(23)　6956-6963　2001年6月

    DOI： 10.1021/bi002640k 　

    ISSN：0006-2960

  28. UV resonance Raman detection of a ligand vibration on ferric nitrosyl heme proteins 査読有り

    T Tomita, N Haruta, M Aki, T Kitagawa, M Ikeda-Saito

    JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY　123　(11)　2666-2667　2001年3月

    DOI： 10.1021/ja001431k 　

    ISSN：0002-7863

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MISC 5

  1. 線虫の生殖システム転換への非コード保存領域の貢献

    玉川克典, DAYI Mehmet, 孫思墨, 菊地泰生, 春田奈美, 杉本亜砂子, 牧野能士

    日本遺伝学会大会プログラム要旨集(CD-ROM)　95th　2023年

  2. 線虫近縁種をモデル系とした種に固有の体サイズを実現する遺伝的制御機構の解明

    大村駿, 春田奈美, 玉川克典, 牧野能士, 杉本亜砂子

    日本遺伝学会大会プログラム要旨集(CD-ROM)　95th　2023年

  3. Chronic low-dose UV irradiation (CLUV)-induced mutagenesis in yeast

    Nami Haruta, Yoshino Kubota, Takashi Hishida

    GENES & GENETIC SYSTEMS　85　(6)　436-436　2010年12月

    ISSN： 1341-7568

    eISSN： 1880-5779

  4. Molecular analysis of activation of Rhp51-dependent DNA strand exchange by the Swi5-Sfr1 complex

    Yasuto Murayama, Yumiko Kurokawa, Nami Haruta, Hiroshi Iwasaki

    GENES & GENETIC SYSTEMS　82　(6)　544-544　2007年12月

    ISSN： 1341-7568

    eISSN： 1880-5779

  5. The activation mechanism of SpRad51-mediated DNA strand exchange reaction by Swi5-Sfr1 complex in Schizosaccharomyces pombe

    Nami Haruta, Yumiko Kurokawa, Yasuto Murayama, Hiroshi Iwasaki, Takashi Hishida

    GENES & GENETIC SYSTEMS　81　(6)　410-410　2006年12月

    ISSN： 1341-7568

    eISSN： 1880-5779

共同研究・競争的資金等の研究課題 6

  1. 組織特異的な微小管形成中心の構築過程の解明

    春田 奈美

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    研究機関：Tohoku University

    2023年4月1日 ～ 2026年3月31日

  2. 組織特異的な微小管ダイナミクスの制御機構

    春田 奈美

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    研究機関：Tohoku University

    2020年4月1日 ～ 2023年3月31日

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    細胞内の微小管ネットワークは、細胞分裂時の紡錘体形成や細胞の形態形成など、細胞の種類及び時期特異的に形成され、細胞の分化にも密接に関与する。本研究では、組織特異的な微小管ネットワークの構築と制御を明らかにするため、線虫Caenorhabditis elegansの生殖線内の生殖細胞系列の発達における微小管動態についてその制御メカニズムの解明に取り組んでいる。微小管ネットワークは、主に微小管の形成中心(MTOC)から形成されるが、MTOCの主要な構成因子が微小管の末端に結合し、微小管の形成と繋留を行うγ-チューブリン複合体(γ-TuC)である。我々はこれまでにC. elegansのγ-TuCの新規構成因子であるGTAP-1, GTAP-2を同定し、中心体および生殖腺における役割を解析してきた。gtap-1変異体は、シンシチウム構造をもつ雌雄同体の生殖腺の構造異常の表現型がみられ、産卵数の低下および胚生致死率が加齢依存的に上昇することを見出している。さらにgtap-1gtap-2の二重変異体では著しい生育異常と産卵数の低下を確認している。 本年度は、γ-TuCの生殖腺特異的なMTOCへのリクルート因子の探索を行うことを目指し、生殖腺形成に影響がある候補遺伝子に関して網羅的なRNAiスクリーニングを行い、生殖膜上のγ-チューブリンの局在量を定量的に調べた。その結果、いくつかの遺伝子については生殖腺構造への影響は強いものの、γ-チューブリンの局在量がgtap-1やgtap-2変異体よりもより減少させる遺伝子は見つからなかった。そこでγ-TuCの細胞内で共局在する因子を同定するTurboID法を導入した。 またC. elegansにおいて時期および組織特異的な効率的なノックダウンを行いその表現型を観察するために、改良されたAID（オーキシン誘導性標的タンパク質分解法）法を導入した。

  3. 構成因子間の相互作用を介したγ-チューブリン複合体の微小管形成能獲得メカニズム

    春田 奈美, 杉本 亜砂子, 内山 智尋, 中條 桃江, 斎藤 緩賀咲

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    研究機関：Tohoku University

    2016年4月1日 ～ 2019年3月31日

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    γ-チューブリン複合体（γTuC）は、微小管の形成鋳型として働く。γTuCの微小管形成中心への局在化と微小管形成能の獲得メカニズムを明らかにするために、線虫C.elegansの新規のγTuC構成因子であるGTAP-1, GTAP-2および少タンパク質MOZART１の役割を調べた。その結果、MOZART１と複合体コア因子GIP-1のN末端との結合が、γTuCの中心体局在化に必須であった。GTAP-1とGTAP-2は、線虫初期胚の中心体への局在化に関与するが、生殖腺膜上への局在化にはGTAP-1のみが必要であり、個々の因子が細胞の種類及び時期特異的に使い分けられていることを示した。

  4. チューブリンアイソタイプの網羅的機能解析によるマルチ－チューブリン仮説の検証

    杉本 亜砂子, 久保田 幸彦, 春田 奈美, 本多 優, 土屋 賢汰, 小日向 寛之

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：Tohoku University

    2015年4月1日 ～ 2018年3月31日

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    本研究では＜チューブリンアイソタイプの違いが微小管動態の多様性に寄与する＞という『マルチ-チューブリン仮説』を、線虫C. elegansをモデル系として検証した。C. elegansのすべてのチューブリンアイソタイプ（α：9種類；β：6種類）のノックアウト株とGFP標識株を作製し、発現パターンと表現型を網羅的に解析した。その結果、多くのアイソタイプが特定の細胞集団で特異的に発現されていることが示された。さらに、異所発現実験によりチューブリンアイソタイプの組成が微小管動態の多様性に寄与していることが示された。以上の結果から『マルチ-チューブリン仮説』が実証された。

  5. Rad51のアクセサリータンパク質群による相同組換え反応の制御メカニズム

    高橋 奈美

    2008年 ～ 2011年

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    今年度より線虫C.elegansをモデル生物として用いて、rad51に関連するタンパク質の一つとしてBRCA1のホモログであるBRC-1についての解析を進めてきた。BRCA1は、ヒトの乳がん原因遺伝子の一つとしてBRCA2とともに同定されたが、BRCA2がRad51のメディエーター機能が明らかにされる一方、BRCA1の役割ははっきりしていない。しかし、Rad51と直接相互作用することから、相同組換えに関与していることが示唆されている。そこで私は、BRCA1/BRC-1の機能を明らかにするために、BRC-1とその結合タンパク質であるBARD1/BRD-1、さらにヒトで相互作用が確認されたOLA1/OLA-1について解析を行った。成虫になる前のL4幼虫の段階でRNAiソーキング法を用いて、それぞれのmRNAを破壊してその表現系解析を行った。その結果、RNAi処理した成虫が産んだ卵の致死率は0%で、ほとんど影響はなかった。しかし、その産卵数は、BRC-1,BRD-1,0LA-1がいずれにおいてもコントロールに比べて減少していたことから、卵形成過程で何らかの影響を及ぼしていることが示唆された。現在、そのメカニズムについてRad-51の表現系とも比較しながら詳細に検討を進めている。 また線虫を用いて、染色体が正しく分配されるのに必要な紡錘体微小管形成についても新たな研究を展開した。Γ-tubulinは、微小管形成に必須のタンパク質であるが、GCPタンパク質と呼ばれるいくつかのタンパク質と複合体を形成する。当研究室で同定された新規タンパク質GTAP-1とGTAP-2が、Y-tubulinと直接結合することをYeast two-hybrid法やバキュロウィルス発現系を用いた再構成系で示し、またショ糖密度勾配法を用いて、これらのタンパク質がY-tubulin複合体の新規構成因子であることを示した。

  6. 分裂酵母におけるRad51依存的な遺伝的組換え反応の分子機構

    高橋 奈美

    2005年 ～ 2007年

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    分裂酵母における相同組換え反応のメカニズムを解明するために、Rad51のアクセサリータンパク質であるSwi5-SfrlとRad55-Rad57の複合体について解析を行った。相同組換えの中心的な役割を果たすRad51は、DNA鎖交換反応を行う。Sfrl/Swi5複合体の存在下では、Rad51タンパク質のATP加水分解活性および鎖交換反応活性が顕著に促進されることを、試験管内再構成による反応系でこれまで示してきた。本年度はRad51のもう一つのアクセサリータンパク質であるRad55-Rad57に焦点をあてて研究を進めた。Rad55,Rad57は単独での発現および大腸菌での発現は、不溶性画分になったが、昆虫細胞において共発現することで可溶性になった。そこで、数段階のクロマトグラフィーを組み合わせて複合体として精製することができた。精製したタンパク質複合体は、免疫沈降法によってRad51と物理的な相互作用があることを示した。しかし、予想されたATP加水分解活性やDNA結合活性は認められなかった。 この精製したRad55-Rad57をRad51のDNA鎖交換反応に加えたが、反応の顕著な促進は見られなかった。しかし、Swi5-Sfrl存在下でのRad51の反応は、Swi5-Sfrlの等量のRad55-Rad57によって阻害を受けたことから、二つのアクセサリータンパク質が拮抗してRad51に働いている可能性も示唆された。

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