失敗が許されない細胞分裂:紡錘体はこうして作られる

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2026-05-28 沖縄科学技術大学院大学

OISTとカリフォルニア大学サンディエゴ校の研究チームは、線虫C. elegansを用いて、細胞分裂時に紡錘体形成を制御する中心体タンパク質SPD-5の活性化機構を解明した。SPD-5は通常、自己抑制的に折りたたまれた不活性状態にあり、γ-チューブリン複合体との結合が阻害されている。しかし分裂期になると、中心体でキナーゼPLK1によるリン酸化を受け、段階的な構造変化を起こすことで結合部位が順次露出し、γ-チューブリン複合体を活性化して微小管形成を促進することが判明した。この多段階制御により、紡錘体は適切な場所とタイミングでのみ形成される。研究は、染色体分配異常やがん、小頭症などにつながる細胞分裂異常の理解に重要な知見を与える。今後は、ヒトで対応するCDK5RAP2ファミリータンパク質にも同様の制御機構が存在するか検証を進める。

失敗が許されない細胞分裂:紡錘体はこうして作られる
細胞分裂の際、中心体周辺物質(PCM)(青色の線)が拡張する。線虫C. elegansにおいて、中心体マトリックスの主要な構造タンパク質はSPD-5であり、SPD-5が活性化されるとγーチューブリン複合体(紫色の円)に結合する。その後、γーチューブリン複合体は微小管(灰色の線)が形成される場所として機能し、紡錘糸の形成につながる。© 太田緑(OIST)

<関連情報>

リン酸化は有糸分裂中心体マトリックスを再構築し、二分割γ-チューブリン複合体ドッキング部位を生成する Phosphorylation remodels the mitotic centrosome matrix to generate bipartite γ-tubulin complex docking sites

Midori Ohta, Orie Arakawa, Yajie Gu, Wanying Tian, […] , and Karen Oegema
Science Advances  Published:27 May 2026
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.aed6539

Abstract

Mitotic centrosomes consist of centrioles surrounded by a proteinaceous matrix that docks and activates γ-tubulin complexes (γTuCs) to nucleate microtubules for spindle assembly. During mitotic entry, phosphorylation at centrosomes remodels CDK5 regulatory subunit associated protein 2 (CDK5RAP2) family matrix proteins to generate γTuC docking sites. We address the mechanism of this conversion using Caenorhabditis elegans SPindle Defective (SPD-5) as a model. We show that SPD-5 contains two regions, phospho-regulated γTuC binding region 1 (PRGB1) and PRGB2, that are each sufficient for polo-like kinase 1 (PLK1) phosphorylation–regulated γTuC binding. We define key phosphosites in each region and uncover autoinhibition mediated by interactions within and between them. PRGB2 is dimeric and requires γTuCs containing the Mozart family microprotein MZT-1 for binding, whereas PRGB1 is monomeric and binds independently of MZT-1. Our results support a model in which PLK1 phosphorylation induces a conformational change that enables MZT-1–dependent PRGB2 engagement, which in turn relieves PRGB1 inhibition. Such a multistep mechanism would ensure robust spindle assembly by restricting microtubule nucleation in space and time.

細胞遺伝子工学
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