「特別推進研究」研究期間終了後の効果・効用、波及効果に関する自己評価書

論文発表（原著論文）

• Furuno, N. Kawasaki, A. Sagata, N. Expression of cell-cycle regulators during Xenopus oogenesis. Gene Expr. Patterns, 3, 165-168 (2003).
• Goda, T., Nakajo, N., Sagata, N. Kobayashi, H. The RRASK motif in Xenopus cyclin B2 is required for the substrate recognition of Cdc25C by the cyclin B-Cdc2 complex. J. Biol. Chem., 278, 19032-19037 (2003).
• Yoshitome, S., Furuno, N., Hashimoto, E. Sagata, N. The C-terminal seven amino acids in the cytoplasmic retention signal region of cyclin B2 are required for normal bipolar spindle formation in Xenopus oocytes and embryos. Mol. Cancer Res., 1, 589-597 (2003).
• Yoshitome, S., Nakamura, H., Nakajo, N, Okamoto, K., Sugimoto, I., Kohara, H., Kitayama, K., Igarashi, K. Ito, S. Sagata, N., Hashimoto, E. Mr 25,000 protein (pp25), a substrate for protein Ser/Thr kinase, is identified as a part of Xenopus laevis vitellogenin B1. Dev. Growth & Differ., 45, 283-294 (2003).
• Katsuragi, Y., Sagata, N. Regulation of Chk1 by autoinhibition and ATR-mediated phosphorylation. Mol. Biol. Cell, 15, 1680-1689 (2004).
• Uto, K., Inoue, D., Shimuta, K., Nakajo, N., Sagata, N. Chk1, but not Chk2, inhibits Cdc25 phosphatases by a novel common mechanism. EMBO J., 23, 3386-3396 (2004).
• Kanemori, Y., Uto, K., Sagata, N. β-TrCP recognizes a previously undescribed nonphosphorylated destruction motif in Cdc25A and Cdc25B phosphatases. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 102, 6279-6284 (2005).
• Inoue, D. Sagata, N. The Polo-like kinase Plx1 interacts with and inhibits Myt1 after fertilization of Xenopus eggs. EMBO J., 24, 1057-1067 (2005).
• Ohe, M., Inoue, D., Kanemori, Y., Sagata, N. Erp1/Emi2 is essential for the meiosis to meiosis transition in Xenopus oocytes. Dev. Biol., 303, 157-164 (2007).
• Okamoto, K., Sagata, N. Mechanism for inactivation of the mitotic inhibitory kinase Wee1 at M phase. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 104, 3753-3758 (2007).
• Inoue, D., Ohe, M., Kanemori, Y., Nobui, T., Sagata, N. A direct link of the Mos- MAPK pathway to Erp1/Emi2 in meiotic arrest of Xenopus eggs. Nature, 446, 1100-1104 (2007).
• Setoyama, D., Yamashita, M., Sagata, N. Mechanism of degradation of CPEB during Xenopus oocyte maturation. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104, 18001-18006 (2007).
• Ueno,H., Nakajo, N., Watanabe,M., Isoda, M. Sagata, N. FoxM1-driven cell division is required for neuronal differentiation in early Xenopus embryos. Nature Cell Biol., submitted.
• Isoda, M., Kanemori, Y., Sagata, N. The ERK-MAPK pathway phosphorylates and targets Cdc25A/Cdc25B phosphatases for SCF^β-TrCP-dependent degradation. EMBO J., submitted.

論文発表（邦文総説等）

• 佐方功幸，志牟田健，宇都克裕，井上大悟，中條信成（2003）初期発生における細胞周期のチェックポイント制御．「細胞周期研究の新局面」（野島博，中山敬一，田矢洋一　編）実験医学増刊　21，48-54．（羊土社）
• 宇都克裕，志牟田健，中條信成，井上大悟，佐方功幸（2004）チェックポイント制御と初期発生に依存したCdc25Aの分解とその機構．「タンパク質修飾・分解と細胞機能」（田中啓二，西道隆臣　編）実験医学増刊　22，213-218．（羊土社）
• 佐方功幸（2004）初期胚発生における細胞周期・増殖の制御．「発生における細胞増殖制御」（竹内隆，岸本健雄　編）40-50．（シュプリンガー・フェアラーク東京）
• 井上大悟、佐方功幸（2005）卵減数分裂周期の制御機構.「キーワードで理解する細胞周期イラストマップ」（中山敬一　編）109-115．（羊土社）
• 佐方功幸（2005）減数分裂の制御機構：その核心に迫る.「細胞周期研究の最先端」（中山敬一　編）実験医学増刊　23，124-129．（羊土社）
• 井上大悟、兼森芳紀、佐方功幸（2005）卵減数分裂を特徴づける細胞周期制御.「細胞周期研究の最先端」（中山敬一　編）実験医学増刊　23，150-158．（羊土社）
• 兼森芳紀、佐方功幸（2005）SCF^β-TrCPによって認識される非リン酸化型分解モチーフの発見.細胞工学　24，708-709．（秀潤社）
• 兼森芳紀、佐方功幸（2006）SCFβ-TrCPによる細胞周期/チェックポイント因子の制御.　蛋白質核酸酵素増刊　51，1386-1390．（共立出版）
• 大江宗理、井上大悟、佐方功幸（2007）未受精卵における分裂停止のしくみを解明．メディカルバイオ　7月号，16-17（オーム社）
• 井上大悟、大江宗理、佐方功幸（2007）ツメガエル未受精卵における第二減数分裂中期停止の機構解明．細胞工学　26，924-926（秀潤社）
• 佐方功幸（2007）細胞周期と細胞分裂．「医学のための細胞生物学」（永田和宏・塩田浩平　編）印刷中（南山堂）

国際会議への招待講演における発表

• Noriyuki Sagata: Regulation of Chk1 by autoinhibition and ATR-mediated phosphorylation. COE International Symposium（大津市）（2003年11月）
• Noriyuki Sagata: Chk1 regulation of Cdc25A in Xenopus embryos. UK-Japan Cell Cycle Meeting（奈良）（2004年4月）
• Noriyuki Sagata: Checkpoint control of the midblastula transition in Xenopus. 10th International Xenopus Meeting (Woods Hole, Massachusetts, USA)（2004年9月）
• Noriyuki Sagata: Inactivation of Myt1 by Plk1 upon fertilization of Xenopus eggs. EMBO Workshop “Meiotic Divisions and Checkpoints”(Corsica, France)（2005年3月）［都合により出席不可］

その他、国内会議での招待講演、国内外学会での発表

• 国内会議での招待講演・・・計13件
• 国内外学会発表・・・計40件

科学研究費補助金（文部科学省）

研究種目名

特定領域研究（細胞増殖制御）

研究課題名

初期発生における正および負の細胞周期制御の研究

研究期間

平成19年度～平成23年度

研究期間全体の配分額

1億3,650万円

他の研究費

制度担当府省

独立行政法人　科学技術振興機構

制度名

戦略的創造研究推進事業（CREST（クレスト））

研究課題名

細胞周期/チェックポイント制御たんぱく質の構造と機能の解析

研究期間

平成15年度～平成20年度

研究期間全体の配分額

2億8,210万円

<<チェックポイントキナーゼChk1によるCdc25Aの新規阻害機構の発見>>

  Cdc25ホスファターゼは、サイクリン依存性キナーゼ（Cdks）を活性化することで、細胞周期の進行を促進させる役割を持っている。脊椎動物では、DNA傷害等に応答し、Chk1とChk2がCdc25AのN末端領域をリン酸化し、その分解を誘導する。本研究で、Chk1,Chk2の内Chk1のみがツメガエルCdc25AのC末端（Thr504）をリン酸化し、同ホスファターゼと様々なCdk-サイクリンとの相互作用を阻害することが明らかになった。重要なことに、この阻害はCdc25Aの分解よりも早く起こり、複製チェックポイントでより必須の役割を果たすことが判明した。更に、ヒトから酵母までの他の様々なCdc25にもThr504に相当する部位が存在し、これらのChk1によるリン酸化でも様々なCdk-サイクリンとの相互作用が阻害されることが分った。以上の結果から、Chk1が様々なCdc25を新規の共通機構で阻害することが初めて明らかになった（EMBO J., 2004に掲載）。

<<SCF^β-TrCPユビキチンリガーゼによって認識される非リン酸化型分解モチーフの発見>>

  SCF^β-TrCPユビキチンリガーゼのF-boxタンパク質であるβ-TrCPは様々な基質中の2重にリン酸化されたDSGモチーフ（DpSGΦXpS）を認識する。β-TrCPはヒトCdc25AのDSGモチーフにもChk1依存的なリン酸化で結合する。本研究で、ツメガエルおよびヒト両方のCdc25Aが、β-TrCPによって認識される、新規な非リン酸化型DDGモチーフ（DDGΦXD）を持つことが明らかになった。DDGモチーフはツメガエルCdc25Aの唯一の機能的β-TrCP結合部位であり、ヒトCdc25Aでも重要な結合部位であることが判明した。また、DDGモチーフはヒトCdc25Bを含む他種の様々なタンパク質にも存在し、それらの機能的β-TrCP結合部位であることが分った。更に、これらのタンパク質のユビキチン化にはβ-TrCPの結合のみでなく、他の領域やリン酸化も必要なことが判明した。この研究で、β-TrCPが非リン酸化型DDGモチーフも認識することが初めて示された（PNAS, 2005に掲載）。

<<脊椎動物未受精卵の分裂停止におけるMos/MAPK経路の標的の同定>>

　脊椎動物の未受精卵は第二減数分裂中期（Meta-）で停止している。このMeta-停止にはMos/MAPKキナーゼ経路が関与しているが、その最終標的は長い間不明であった。最近、ツメガエル卵のMeta-停止にErp1（サイクリンBのユビキチンリガーゼAPC/Cの阻害因子）が直接的に関わっていることが示されたが、Mos/MAPK経路とは独立に働くとされた。しかし、本研究で、予想に反し、Mos/MAPK経路がErp1を標的にしていることが判明した。すなわち、Mos/MAPK経路の下流キナーゼp90rskがErp1を直接的にリン酸化し、その安定性や活性を亢進させることでMeta-停止（APC/Cの阻害）を引き起こすことが示された。また、Mos/MAPK/p90rsk/Erp1経路が第一及び第二減数分裂の転移にも必須であることが示された。これらの研究で、永年の謎であったMeta-停止の分子経路が明らかになった（Nature, 2007に掲載）。

<<FoxMIの神経前駆細胞の増殖及び分化への関与の発見>>

　この研究はごく最近なされたものであり、転写因子FoxMIがツメガエル胚の神経板に特異的に発現し、神経前駆細胞の増殖・分化に関与することを明らかにした（Nature Cell Biol.に投稿中）。

・核内物質の卵減数分裂（卵成熟）への必要性の研究（Iwashita et al., PNAS, 1998）

　この研究では、卵母細胞の核内物質が正常な卵成熟（卵が受精可能な状態になる過程）に必須であること、その機能のモデル等を示した。この成果は家畜動物（ブタなど）でも検証されつつあり、畜産、クローン動物の生産などへの基礎情報の一つになっている。

・Chk1，Cdc25A，Wee1の機能ドメインと活性制御に関する研究（Oe et al., Dev. Biol., 2001; Okamoto et al., EMBO J., 2002; Shimuta et al., EMBO J., 2002; Katsuragi and Sagata,Mol. Biol. Cell, 2004; Uto et al., EMBO J., 2004; Kanemori et al., PNAS, 2005; Okamoto and Sagata, PNAS, 2007）

　これらの一連の研究では、Chk1，Cdc25A，及びWee1の活性制御部位の同定とその分子機構を明らかにした。Chk1はDNA傷害・複製チェックポイントの主役の1つであり、そのエフェクターとしてのCdc25AやWee1は重要な細胞周期制御因子である。従って、Chk1，Cdc25A，Wee1等の発現や活性の人為的な制御は細胞増殖異常の病気であるがん等の治療に有効と考えられている。Chk1，Cdc25A，Wee1の機能ドメインとその制御機構を明らかにした我々の研究は、それらの分子を標的にした創薬等の基礎情報になり、今後社会への還元につながると考えている。

・未受精卵の分裂停止に関する分子機構の研究（Ohe et al., Dev. Biol., 2007; Inoue et al., Nature 2007）

　これらの研究では、ツメガエル未受精卵のMeta-停止に至る分子経路をMos/MEK/MAPK/p90rsk/Erp1経路として同定した。また最近、他のグループと共同でマウス卵でも同様な経路がMeta-停止に働くことを明らかにした。マウスではMos/MAPK経路の不全で卵巣奇型腫が生ずることが知られている。従って、脊椎動物未受精卵の分裂停止の分子経路を明らかにした我々の成果は、将来、ヒトの不妊・卵巣奇型腫等の診断や治療などに還元される可能性が充分にあると考えている。