助成番号 150105５－２	 

研	 究	 成	 果	 報	 告	 書	 	 （国立情報学研究所の民間助成研究成果概要データベース・登録原稿）	 
	 研究テーマ	 （和文） ＡＢ	 一倍体性による動物体細胞分裂システム破綻の分子メカニズム	 研究テーマ	 （欧文） ＡＺ	 Mechanism	 of	 mitotic	 failure	 in	 haploid	 animal	 somatic	 cells	 

研	 ｶﾀｶﾅ	 ＣＣ	  姓）ウエハラ	 究氏	 代	 
漢字	 ＣＢ	  上原	 表名	 ﾛｰﾏ字	 ＣＺ	  Uehara	 者	 名）リョウタ	 研究期間	 Ｂ	 ２０１５	
 ～	 ２０１６	 年	 亮太	 報告年度	 ＹR	 ２０１６ 	 年	 Ryota	 研究機関名	 北海道大学	 研究代表者	 ＣＤ	 北海道大学 創成研究機構 ・ 特任助教	 所属機関・職名	 概要 ＥＡ (600 字～800 字程度にまとめてください。)	 
	 本研究では、大規模な染色体喪失にともなって一倍体化した白血病由来細胞および単為発生により一倍体状態で発生するマウス初期胚でゲノム不安定性が惹起されるメカニズムを理解することを目的とした。一倍体および二倍体ヒト HAP1 細胞株の比較生細胞観察により、一倍体細胞では細胞分裂周期に慢性的な遅延、および中心体複製異常による紡錘体の単極化、それに伴う細胞分裂異常によるゲノムの倍加が頻発していることが明らかになった。同様の異常が一倍体マウス胚においても観察されたことから、倍数性と中心体恒常性の関係性が哺乳類体細胞で保存されていることが分かった。細胞増殖モデルを用いた理論的解析により、上記の一倍体特異的細胞周期遅延と分裂異常の組み合わせによって、実際に一倍体細胞株で起こる染色体数の不安定化を説明しうることが明らかになった。また、生化学、分子細胞生物学的解析およびトランスクリプトーム解析によって、ヒト体細胞では倍数性依存的に細胞周期制御や中心体複製に関わる遺伝子の発現量や遺伝子産物の細胞内局在に顕著な変動が見られることが見出され、それらが倍数性依存的なゲノムの不安定化機構の一因となっていることを突き止めた。興味深いことに、四倍体化した細胞では、一倍体細胞とは反対に、中心体複製因子や細胞周期制御因子の発現もしくは集積が異常亢進し、中心体の過複製現象が引き起こされることが分かった。このことから、倍数性と中心体恒常性の関係に二倍体状態を中庸とする直線的な正の相関関係があることが見出された。上記の成果は、動物細胞で二倍以外の状態が許容されない要員を説明しうるとともに、二倍体からの逸脱により染色体不安定性を伴って細胞が悪性化するメカニズムの一端の理解に資する知見であると考えられる。	 
	 キーワード	 ＦＡ	 倍数性	 	 （以下は記入しないでください。）	 中心体	 助成財団ｺｰﾄﾞ	 ＴＡ	 	 	 	 	 研究機関番号	 ＡＣ	 	 	 	 	 	 細胞分裂	 研究課題番号	 ＡＡ	 	 シート番号	 	 -	 1	 -	 	 	 	 	 	 	 	 	 	 	  発表文献（この研究を発表した雑誌・図書について記入してください。）	 論文標題ＧＢ	  	 雑	 誌	 著者名	 ＧＡ	 	 ページ	 ＧＦ	 雑誌名	 ＧＣ	 	 発行年	 ＧＥ	 	 雑誌名	 ＧＣ	 	 発行年	 ＧＥ	 	 雑誌名	 ＧＣ	 

	 ～	 発行年	 ＧＥ	 	 	 ～	 	 	 	 

巻号	 ＧＤ	 	 	 	 

	 巻号	 ＧＤ	 	 	 	 	 

	 巻号	 ＧＤ	 	 発行年	 ＨＤ	 	 	 	 	 総ﾍﾟｰｼﾞ	 ＨＥ	  	 発行年	 ＨＤ	 	 	 	 	 総ﾍﾟｰｼﾞ	 ＨＥ	  	 論文標題ＧＢ	  	 雑	 誌	 著者名	 ＧＡ	 	 ページ	 ＧＦ	 ～	 論文標題ＧＢ	  	 雑	 誌	 著者名	 ＧＡ	 	 ページ	 ＧＦ	 著者名	 ＨＡ	 	 

書名	 ＨＣ	 	 図	 書	 出版者	 ＨＢ	 著者名	 ＨＡ	 	 

書名	 ＨＣ	 	 図	 書	 出版者	 ＨＢ	 	 欧文概要 ＥＺ	 	 Somatic	 haploidy	 arises	 in	 some	 types	 of	 tumors	 or	 parthenogenetic	 embryos,	 but	 haploid	 states	 of	 animal	 somatic	 cells	 are	 generally	 unstable	 for	 unknown	 reason.	 In	 this	 study,	 we	 investigated	 molecular	 and	 cellular	  mechanisms	  underlying	  the	  instability	  of	  somatic	  haploidy	  in	  mammalian	  cells.	  Through	 comparative	 cell	 imaging	 analyses	 using	 isogenic	 cell	 lines	 with	 different	 ploidy	 levels,	 we	 found	 that	 the	 efficiency	 of	 centriole	 duplication	 process	 scales	 proportionally	 to	 ploidy	 level.	 As	 a	 result,	 temporal	 coordination	 between	 DNA	 replication	 cycle	 and	 centrosome	 duplication	 cycle	 was	 severely	 impaired	 in	 non-diploid	 states,	 which	 lead	 gradual	 loss	 or	 abnormal	 gaining	 of	 the	 centrosomes	 in	 hypoploid	  or	  hyperploid	  states,	  respectively.	  Through	  comparative	  transcriptome	  and	  cytological	 analyses,	  we	  identified	  several	  factors	  whose	  expression	  or	  intracellular	  localization	  changed	 dramatically	 upon	 the	 ploidy	 conversions.	 Some	 of	 these	 factors	 were	 related	 to	 cell	 cycle	 regulation	 or	 centriole	 biogenesis	 and	 revealed	 to	 be	 involved	 in	 ploidy-dependent	 changes	 in	 the	 efficiency	 of	 centrosome	 duplication	 process.	 We	 propose	 that	 the	 quantitative	 link	 between	 ploidy	 and	 centrosome	 duplication,	 which	 was	 found	 in	 this	 study,	 sets	
 a	 stringent	 constraint	 on	 aloowable	 stable	 ploidy	 states	 
in	 mammalian	 somatic	 cells.	 

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