Organization
Graduate School of Science Professor
Graduate School
Graduate School of Science
Undergraduate School
School of Science
Title
Professor
GOSHIMA, Gohta
Degree 1
-
博士（理学） （ 2002.3 ）
Research Interests 3
-
スピンドル
-
微小管
-
細胞分裂
Research Areas 1
-
Others / Others / Cell Biology
Education 1
-
Kyoto University Graduate School, Division of Natural Science
1999.4 - 2002.3
Country： Japan
Professional Memberships 2
-
日本細胞生物学会
-
日本分子生物学会
Awards 3
-
第15回(平成30年度)日本学術振興会賞
2019.2 独立行政法人 日本学術振興会
-
井上リサーチアウォード
2010.2 井上科学振興財団
-
HFSP Career Development Award
2008 HFSPO
Papers 64
-
Draft Genome Sequences of Two Dothideomycetes Strains, NU30 and NU200, Derived from the Marine Environment around Sugashima, Japan
Kurita Gakuho, Goshima Gohta, Uesaka Kazuma
MICROBIOLOGY RESOURCE ANNOUNCEMENTS Vol. 12 ( 5 ) 2023.5
-
Armadillo repeat-containing kinesin represents the versatile plus-end-directed transporter in Physcomitrella
Yoshida Mari W., Hakozaki Maya, Goshima Gohta
NATURE PLANTS Vol. 9 ( 5 ) page： 733 - + 2023.5
-
Control of Plant Cell Growth and Proliferation by MO25A, a Conserved Major Component of the Mammalian Sterile 20–Like Kinase Pathway Reviewed International coauthorship
Plant and Cell Physiology Vol. 64 ( 3 ) page： 336 - 351 2023.3
-
Spindle motility skews division site determination during asymmetric cell division in Physcomitrella
Kozgunova Elena, Yoshida Mari W., Reski Ralf, Goshima Gohta
NATURE COMMUNICATIONS Vol. 13 ( 1 ) 2022.5
-
Mitotic spindle formation in the absence of Polo kinase Invited Reviewed
Kim J, Goshima G.
Proc Natl Acad Sci USA Vol. 119 ( 12 ) page： e2114429119 2022.3
-
Division site determination during asymmetric cell division in plants Reviewed
Yi Peishan, Goshima Gohta
PLANT CELL Vol. 34 ( 6 ) page： 2120 - 2139 2022.3
-
Physical properties of the cytoplasm modulate the rates of microtubule polymerization and depolymerization Reviewed
Molines Arthur T., Lemiere Joel, Gazzola Morgan, Steinmark Ida Emilie, Edrington Claire H., Hsu Chieh-Ting, Real-Calderon Paula, Suhling Klaus, Goshima Gohta, Holt Liam J., Thery Manuel, Brouhard Gary J., Chang Fred
DEVELOPMENTAL CELL Vol. 57 ( 4 ) page： 466 - + 2022.2
-
Growth and division mode plasticity is dependent on cell density in marine-derived black yeasts Reviewed
GENES TO CELLS Vol. 27 ( 2 ) page： 124 - 137 2022.2
-
Fifteen compelling open questions in plant cell biology Reviewed
Roeder Adrienne H. K., Otegui Marisa S., Dixit Ram, Anderson Charles T., Faulkner Christine, Zhang Yan, Harrison Maria J., Kirchhelle Charlotte, Goshima Gohta, Coate Jeremy E., Doyle Jeff J., Hamant Olivier, Sugimoto Keiko, Dolan Liam, Meyer Heather, Ehrhardt David W., Boudaoud Arezki, Messina Carlos
PLANT CELL Vol. 34 ( 1 ) page： 72 - 102 2022.1
-
Cell tip growth underlies injury response of marine macroalgae Invited Reviewed
Shirae-Kurabayashi M, Edzuka T, Suzuki M, Goshima G.
PLoS ONE Vol. 17 ( 3 ) page： e0264827 2022
-
SS Microtubule-associated proteins promote microtubule generation in the absence of gamma-tubulin in human colon cancer cells Reviewed
Tsuchiya Kenta, Goshima Gohta
JOURNAL OF CELL BIOLOGY Vol. 220 ( 12 ) 2021.12
-
The 3D architecture and molecular foundations of de novo centriole assembly via bicentrioles Reviewed
Pereira Sonia Gomes, Sousa Ana Laura, Nabais Catarina, Paixao Tiago, Holmes Alexander J., Schorb Martin, Goshima Gohta, Tranfield Erin M., Becker Jorg D., Bettencourt-Dias Monica
CURRENT BIOLOGY Vol. 31 ( 19 ) page： 4340 - + 2021.10
-
Plant stem cell research is uncovering the secrets of longevity and persistent growth Reviewed
Umeda Masaaki, Ikeuchi Momoko, Ishikawa Masaki, Ito Toshiro, Nishihama Ryuichi, Kyozuka Junko, Torii Keiko U., Satake Akiko, Goshima Gohta, Sakakibara Hitoshi
PLANT JOURNAL Vol. 106 ( 2 ) page： 326 - 335 2021.4
-
Ran-GTP Is Non-essential to Activate NuMA for Mitotic Spindle-Pole Focusing but Dynamically Polarizes HURP Near Chromosomes Reviewed International journal
Tsuchiya Kenta, Hayashi Hisato, Nishina Momoko, Okumura Masako, Sato Yoshikatsu, Kanemaki Masato T., Goshima Gohta, Kiyomitsu Tomomi
CURRENT BIOLOGY Vol. 31 ( 1 ) page： 115 - + 2021.1
-
Rho of Plants GTPases and Cytoskeletal Elements Control Nuclear Positioning and Asymmetric Cell Division during Physcomitrella patens Branching Reviewed International journal
Yi Peishan, Goshima Gohta
CURRENT BIOLOGY Vol. 30 ( 14 ) page： 2860 - + 2020.7
-
Transient cotransformation of CRISPR/Cas9 and oligonucleotide templates enables efficient editing of target loci in Physcomitrella patens Reviewed International journal
Yi Peishan, Goshima Gohta
PLANT BIOTECHNOLOGY JOURNAL Vol. 18 ( 3 ) page： 599 - 601 2020.3
-
Kinesin-13 and Kinesin-8 Function during Cell Growth and Division in the Moss Physcomitrella patens([OPEN]) Reviewed International journal
Leong Shu Yao, Edzuka Tomoya, Goshima Gohta, Yamada Moe
PLANT CELL Vol. 32 ( 3 ) page： 683 - 702 2020.3
-
A versatile microfluidic device for highly inclined thin illumination microscopy in the moss Physcomitrella patens Reviewed International journal
Kozgunova Elena, Goshima Gohta
SCIENTIFIC REPORTS Vol. 9 2019.10
-
Editorial overview: Cell division - from molecules to tissues Invited International coauthorship International journal
Goshima Gohta, Bellaiche Yohanns
CURRENT OPINION IN CELL BIOLOGY Vol. 60 page： III - V 2019.10
-
Kinetochore protein depletion underlies cytokinesis failure and somatic polyploidization in the moss Physcomitrella patens Reviewed International journal
Kozgunova Elena, Nishina Momoko, Goshima Gohta
ELIFE Vol. 8 2019.3
-
Drosophila kinesin-8 stabilizes the kinetochore-microtubule interaction Reviewed International journal
Edzuka Tomoya, Goshima Gohta
JOURNAL OF CELL BIOLOGY Vol. 218 ( 2 ) page： 474 - 488 2019.2
-
Moss Kinesin-14 KCBP Accelerates Chromatid Motility in Anaphase Reviewed International journal
Yoshida Mari W., Yamada Moe, Goshima Gohta
CELL STRUCTURE AND FUNCTION Vol. 44 ( 2 ) page： 95 - 104 2019
-
Identification of 15 New Bypassable Essential Genes of Fission Yeast Reviewed International coauthorship International journal
Takeda Aoi, Saitoh Shigeaki, Ohkura Hiroyuki, Sawin Kenneth E., Goshima Gohta
CELL STRUCTURE AND FUNCTION Vol. 44 ( 2 ) page： 113 - 119 2019
-
Microtubule nucleation and organization without centrosomes Invited Reviewed International journal
Yi Peishan, Goshima Gohta
CURRENT OPINION IN PLANT BIOLOGY Vol. 46 page： 1 - 7 2018.12
-
The KCH Kinesin Drives Nuclear Transport and Cytoskeletal Coalescence to Promote Tip Cell Growth in Physcomitrella patens
Yamada Moe, Goshima Gohta
PLANT CELL Vol. 30 ( 7 ) page： 1496-1510 2018.7
-
SPIRAL2 Stabilises Endoplasmic Microtubule Minus Ends in the Moss Physcomitrella patens Reviewed International journal
Leong Shu Yao, Yamada Mot, Yanagisawa Naoki, Goshima Gohta
CELL STRUCTURE AND FUNCTION Vol. 43 ( 1 ) page： 53 - 60 2018
-
Human microcephaly ASPM protein is a spindle pole-focusing factor that functions redundantly with CDK5RAP2
Tungadi Elsa A., Ito Ami, Kiyomitsu Tomomi, Goshima Gohta
JOURNAL OF CELL SCIENCE Vol. 130 ( 21 ) page： 3676-3684 2017.11
-
Cytoplasmic MTOCs control spindle orientation for asymmetric cell division in plants
Kosetsu Ken, Murata Takashi, Yamadaa Moe, Nishina Momoko, Boruc Joanna, Hasebe Mitsuyasu, Van Damme Daniel, Goshima Gohta
PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA Vol. 114 ( 42 ) page： E8847-E8854 2017.10
-
14-3-3 regulation of Ncd reveals a new mechanism for targeting proteins to the spindle in oocytes
Beaven Robin, Bastos Ricardo Nunes, Spanos Christos, Rome Pierre, Cullen C. Fiona, Rappsilber Juri, Giet Regis, Goshima Gohta, Ohkura Hiroyuki
JOURNAL OF CELL BIOLOGY Vol. 216 ( 10 ) page： 3029-3039 2017.10
-
Multiple kinesin-14 family members drive microtubule minus end-directed transport in plant cells
Yamada Moe, Tanaka-Takiguchi Yohko, Hayashi Masahito, Nishina Momoko, Goshima Gohta
JOURNAL OF CELL BIOLOGY Vol. 216 ( 6 ) page： 1705-1714 2017.6
-
Mitotic Spindle Assembly in Land Plants: Molecules and Mechanisms Invited Reviewed International journal
Yamada Moe, Goshima Gohta
BIOLOGY-BASEL Vol. 6 ( 1 ) 2017.3
-
Shortening of Microtubule Overlap Regions Defines Membrane Delivery Sites during Plant Cytokinesis
de Keijzer Jeroen, Kieft Henk, Ketelaar Tijs, Goshima Gohta, Janson Marcel E.
CURRENT BIOLOGY Vol. 27 ( 4 ) page： 514-520 2017.2
-
Intra-spindle Microtubule Assembly Regulates Clustering of Microtubule-Organizing Centers during Early Mouse Development Reviewed
Watanabe S, Shioi G, Furuta Y, Goshima G.
Cell Rep Vol. 15 page： 54-60 2016.4
-
Augmin shapes the anaphase spindle for efficient cytokinetic furrow ingression and abscission Reviewed
Uehara R, Kamasaki T, Hiruma S, Poser I, Yoda K, Yajima J, Gerlich DW, Goshima G.
Mol Biol Cell Vol. 27 page： 812-27 2016.3
-
Live Cell Microscopy-Based RNAi Screening in the Moss Physcomitrella patens Invited
Miki T, Nakaoka Y, Goshima G.
Methods Mol Biol Vol. 1470 page： 225-46 2016
-
Imaging Mitosis in the Moss Physcomitrella patens Invited
Yamada M, Miki T, Goshima G.
Methods Mol Biol Vol. 1413 page： 263-82 2016
-
Five factors can reconstitute all three phases of microtubule polymerization dynamics Reviewed
Moriwaki T, Goshima G
J Cell Biol Vol. 215 ( 3 ) page： 357 2016
-
The microtubule catastrophe promoter Sentin delays stable kinetochore-microtubule attachment in oocytes. Reviewed
Głuszek AA, Cullen CF, Li W, Battaglia RA, Radford SJ, Costa MF, McKim KS, Goshima G, Ohkura H.
J Cell Biol Vol. 211 page： 1113-20 2015.12
-
Microcephaly protein Asp focuses the minus ends of spindle microtubules at the pole and within the spindle. Reviewed
Ito A, Goshima G.
J. Cell Biol. Vol. 211 page： 999-1009 2015.12
-
Clustering of a kinesin-14 motor enables processive retrograde microtubule-based transport in plants
Jonsson E, Yamada M, Vale RD, Goshima G.
Nature Plants Vol. 1 page： 15087 2015.6
-
RNAi screening identifies the armadillo repeat-containing kinesins responsible for microtubule-dependent nuclear positioning in Physcomitrella patens.
Miki T, Nishina M, Goshima G.
Plant Cell Physiol. Vol. 56 ( 4 ) page： 737-749 2015.1
-
Cytoplasmic nucleation and atypical branching nucleation generate endoplasmic microtubules in Physcomitrella patens Reviewed
Nakaoka Y, Kimura A, Tani T, Goshima G.
Plant Cell Vol. 27 ( 1 ) page： 228-242 2015.1
-
NACK kinesin is required for metaphase chromosome alignment and cytokinesis in the moss Physcomitrella patens.
Naito H, Goshima G.
Cell Structure and Function. Vol. 40 ( 1 ) page： 31-41 2015
-
Gohta Goshima: questing for answers on the mitotic spindle
Goshima G, Sedwick C.
J Cell Biol 2014.7
-
Identification of the augmin complex in the filamentous fungus Aspergillus nidulans.
Edzuka T, Yamada L, Kanamaru K, Sawada H, Goshima G.
PLoS One 2014.7
-
Endogenous localizome identifies 43 mitotic kinesins in a plant cell
Miki T, Naito H, Nishina M, Goshima G.
Proc Natl Acad Sci U S A 2014.5
-
Friction on MAP determines its traveling direction on microtubules.
2014.4
-
Genes involved in centrosome-independent mitotic spindle assembly in Drosophila S2 cells
Proc Natl Acad Sci U S A Vol. 110 ( 49 ) page： 19808-13 2013.12
-
Loss of a Rho-Regulated Actin Nucleator, mDia2, Impairs cytokinesis during mouse fetal erythropoiesis.
Watanabe S, De Zan T, Ishizaki T, Yasuda S, Kamijo H, Yamada D, Aoki T, Kiyonari H, Kaneko H, Shimizu R, Yamamoto M, Goshima G, Narumiya S.
Vol. 5 ( 4 ) page： 926-32 2013.11
-
MICROTUBULE-ASSOCIATED PROTEIN65 is essential for maintenance of phragmoplast bipolarity and formation of the cell plate in Physcomitrella patens.
Kosetsu K, de Keijzer J, Janson ME, Goshima G.
Plant Cell 2013.11
-
Augmin-dependent microtubule nucleation at microtubule walls in the spindle. Reviewed
Kamasaki T, O'Toole E, Kita S, Osumi M, Usukura J, McIntosh JR, Goshima G.
J. Cell Biol. Vol. 202 ( 1 ) page： 25-33 2013
-
Aurora B and Kif2A control microtubule length for assembly of a functional central spindle during anaphase. Reviewed
Uehara R, Tsukada Y, Kamasaki T, Poser I, Yoda K, Gerlich DW, Goshima G.
Vol. 202 ( 4 ) page： 623-36 2013
-
An inducible RNA interference system in Physcomitrella patens reveals a dominant role of augmin in phragmoplast microtubule generation Reviewed
Nakaoka Y, Miki T, Fujioka R, Uehara R, Tomioka A, Obuse C, Kubo M, Hiwatashi Y, Goshima G.
Plant Cell Vol. 24 ( 4 ) page： 1478-93 2012.4
-
Reconstitution of dynamic microtubules with Drosophila XMAP215, EB1, and Sentin Reviewed
Li W, Moriwaki T, Tani T, Watanabe T, Kaibuchi K, Goshima G.
J. Cell Biol. Vol. 199 ( 5 ) page： 849-62 2012
-
Identification of a TPX2-like microtubule-associated protein in Drosophila. Reviewed
Goshima G.
PLoS One Vol. 6 page： e28120 2011.11
-
EB1 promotes microtubule dynamics by recruiting Sentin in Drosophila cells. Reviewed
Li W, Miki T, Watanabe T, Kakeno M, Sugiyama I, Kaibuchi K, Goshima G.
J Cell Biol. Vol. 193 ( 6 ) page： 973-983 2011.6
-
Control of mitotic spindle length. Invited Reviewed
Goshima G, Scholey JM.
Annu Rev Cell Dev Biol Vol. 26 page： 21-57 2010.11
-
Functional central spindle assembly requires de novo microtubule generation in the interchromosomal region during anaphase. Reviewed
Uehara R, Goshima G.
Journal of Cell Biology Vol. 191 page： 259-267 2010.10
-
Determinants of myosin II cortical localization during cytokinesis. Reviewed
Uehara R, Goshima G, Mabuchi I, Vale RD, Spudich JA, Griffis ER.
Current Biology Vol. 22 page： 1080-1085 2010.6
-
*New look inside the spindle: microtubule-dependent microtuble generation within the spindle. Invited Reviewed
Goshima G, Kimura A
Current Opinion in Cell Biology Vol. Epub 2010.2
-
*The augmin complex plays a critical role in spindle microtubule generation for mitotic progression and cytokinesis in human cells. Reviewed
Uehara R, Nozawa RS, Tomioka A, Petry S, Vale RD, Obuse C, Goshima G.
Proc Natl Acad Sci U S A. Vol. 106 page： 6998-7003 2009.4
-
*Augmin: a protein complex required for centrosome-independent microtubule generation within the spindle Reviewed
Gohta Goshima, Mirjam Mayer, Nan Zhang, Nico Stuurman, Ronald D. Vale
Journal of Cell Biology Vol. 181 page： 421-429 2008.5
-
Functional genomic screen reveals genes involved in lipid-droplet formation and utilization. Reviewed
Guo Y, Walther TC, Rao M, Stuurman N, Goshima G, Terayama K, Wong JS, Vale RD, Walter P, Farese RV.
Nature Vol. 453 ( 7195 ) page： 657-661 2008.5
-
*Genes required for mitotic spindle assembly in Drosophila S2 cells Reviewed
Gohta Goshima, Roy Wollman, Sarah S. Goodwin, Nan Zhang, Jonathan M. Scholey, Ronald D. Vale and Nico Stuurman.
Science Vol. 316 ( 5823 ) page： 417-421 2007.7
Books 2
-
Assessment of mitotic spindle phenotypes in Drosophila S2 cells.
Gohta Goshima（ Role： Sole author）
Methods Cell Biol. 2010
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RNAi in Drosophila S2 cells as a tool for studying cell cycle progression
Bettencourt-Dias M, Goshima G.（ Role： Joint author）
Methods Mol Biol. 2009
Presentations 10
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Microtubule and motors in plants Invited International conference
-
Evolutionary replacement of genes required for cell division and intracellular transport. Invited International conference
-
Convention and novelty - studying typical cellular processes in atypical cell models Invited International conference
2022.11.30
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細胞分裂の宝探し Invited
五島剛太
細胞分裂研究会 2022.7.28
-
Growth and division mode plasticity is dependent on in marine-derived black yeasts
2021.12.2
-
Microtubule generation within the spindle International conference
FASEB meeting “Mitotic spindle assembly and function"
-
Genome-wide RNAi Screen Identifies Genes Required for Mitotic Spindle Formation in Animal Cells International conference
9th EMBL-NIBB joint symposium on Functional Imaging
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Microtubule generation within the mitotic spindle
2nd International Symposium on Bio-nanosystems
-
Roles of Dgt-dependent microtubule generation in mitosis
-
Mechanisms of Microtubule Generation during Mitotic Spindle Assembly International conference
Gordon Research Conference (Motile and Contractile Systems)
Research Project for Joint Research, Competitive Funding, etc. 2
-
Plasticity of non-centrosomal microtubule networks
2011.10 - 2014.9
Grant type：Competitive
-
細胞分裂装置が働く仕組みの研究
2011.2 - 2014.3
最先端・次世代研究開発プログラム
Grant type：Competitive
KAKENHI (Grants-in-Aid for Scientific Research) 16
-
Grant number：22K19308 2022.6 - 2025.3
科学研究費助成事業 挑戦的研究(萌芽)
五島 剛太
Authorship：Principal investigator
Grant amount：\6370000 （ Direct Cost: \4900000 、 Indirect Cost：\1470000 ）
動物・植物・酵母の方法論を適用し、海藻の分子細胞生物学の基盤確立に挑戦する。もし研究が成功すれば、モデル動植物で日常的に行われている実験が可能になる系が初めて立ち上がることになり、波及効果は大きい。海藻の発生、細胞生理、環境応答、受精などの知見の蓄積を加速させるなど、これまでの海藻の生物学の体系を大きく変革させる潜在性を有する。また、モデル海藻と共生細菌から生理活性物質「海藻ホルモン」を見つけ出すことで創薬分野などへの貢献が見込めるなど、研究成果の多分野への波及が見込める。
-
Grant number：22H02644 2022.4 - 2026.3
科学研究費助成事業 基盤研究(B)
五島 剛太
Authorship：Principal investigator
Grant amount：\17290000 （ Direct Cost: \13300000 、 Indirect Cost：\3990000 ）
細胞が対称あるいは非対称に分裂し、同一のあるいは互いに異なる性質を持つ娘細胞を作り出すことは、多細胞生物の発生に必要である。娘細胞の性質の差異には、細胞分裂面がどこにできるかが鍵となる。ヒメツリガネゴケの幹細胞で細胞分裂研究を展開してきた。そして最近、この系では分裂中に分裂面が決定されること強く示唆するデータを得た。本研究では、この独自に見出した分裂面決定過程がどのタンパク質のどのような働きにより駆動されるのかを明らかにする。さらに、見出した機構が他の細胞種で保存されているか、検証する。
-
Grant number：22H04717 2022.4 - 2024.3
科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)
五島 剛太
Authorship：Principal investigator
Grant amount：\7800000 （ Direct Cost: \6000000 、 Indirect Cost：\1800000 ）
分枝、分岐は細胞壁を有する生物一般の代表的な成長様式の一つで、しばしば周期性を示す。本研究では、周期的な分枝形成の原理の解明を目指す。最近、微小管系輸送モーター・キネシンの１種の変異により、通常は細胞あたり一度に一つしかできない分枝が複数生じ、ヒメツリガネゴケ原糸体の分枝周期性が変調することを見出した。そこで、キネシンにより何が運ばれるかを突き止め、次の仮説を検証する。「キネシンは分枝成長に必要な物質を運び続け他の場所への物質集積を防ぐことで分枝を一箇所だけに限定させる。」
-
ライブ顕微イメージングを通した海生真菌類の多様性と表現型可塑性の研究
Grant number：22H04884 2022.4 - 2024.3
科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)
五島 剛太
Authorship：Principal investigator
Grant amount：\8320000 （ Direct Cost: \6400000 、 Indirect Cost：\1920000 ）
海には多様な真菌類（糸状菌、酵母）が生息しているが、同じ微生物のバクテリアと比べても、生態系は全く掴めていないのが現状である。さらに、最近、実験所の前の海で採集した海生酵母数種について、増殖表現型に可塑性があることを発見した。これまで実験室でプレート培養し記載されてきた成長や分裂の様式は、再検討が必要である。本研究では、海生真菌類の多様性の把握に加え、海生真菌類はどのような様式で増殖しているのかをライブ顕微鏡観察により明らかにすること、そして、表現型の可塑性の基盤となる分子機構の解明を目指す。
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Grant number：19K22383 2019.6 - 2023.3
科学研究費助成事業 挑戦的研究(萌芽)
五島 剛太
Authorship：Principal investigator
Grant amount：\6500000 （ Direct Cost: \5000000 、 Indirect Cost：\1500000 ）
分裂酵母を材料に、通常の培養条件で増殖に必須であることが知られている遺伝子を完全に失った細胞の増殖能力を実験的に回復させることを試みる。そして、増殖機能が回復した要因を分子レベルで突き止めることで、その必須遺伝子のロスを代替するサブ機構を明らかにする。多くの遺伝子を解析することで、必須遺伝子を失うという生物進化上のイベントについて、その一般的仕組みを考察する。たとえば、現在の主要機構が発達したのは必然だったのか、あるいは別の進化の方向性もあり得たのか、議論する。
近年、モデル生物種では生育に必須であると示された遺伝子が、別の種では進化の過程で失われるという例が数多く認められた。これは、生物種によっては、必要不可欠と思われていた遺伝子がなくとも増殖可能であることを意味しており、その生物種には必須遺伝子がなくとも増殖を可能にする未発見の仕組みが存在することを示唆している。本研究では、真核細胞内の必須活動には、よく知られた「主要機構」だけでなく、これまで見逃されてきた「サブ機構」が存在し、特定の細胞種や環境下ではサブ機構が極めて重要な役割を担うという仮説を立てる。そして単細胞真核生物・分裂酵母を用いてこの機構の網羅的同定に挑み、細胞の備わった機構の全貌を解明する基盤の確立を目指している。
19年度に、92の必須遺伝子のうち、20もの遺伝子について、他の遺伝子を人為的に変異させることで、本来なら増殖不可能な酵母の増殖能を回復させられた。一部のケースについて酵母ゲノムのDNA配列を解析したとこと、未知だった代替機能が亢進した可能性が示唆された（Takeda et al. 2019）。20年度からは、細胞分裂期の初期から最終盤にかけて幅広く重要な働きするとされてきたキナーゼ（Polo）を完全に欠失した分裂酵母が、複数のサプレッサー変異により生存率を回復することを見出したため、詳しい解析を行った。興味深いことに、サプレッサー変異の中には、この遺伝子産物の下流で働くとされてきた微小管生成因子やグルコース代謝に関する遺伝子が含まれ、さらには、生存を回復するために別のキナーゼ（CK1）が機能する必要があることを発見した。すなわち、CK1はサブ機構を担っていた（Kim and Goshima. 2022）。
当初の目的に合致した研究成果をひとつ論文として発表できたため。
今回見つけた「サブ機構」を担う遺伝子は他にも存在することがわかったため、それを明らかにすべく実験を進める。 -
Revealing the mechanism of intracellular positioning of the nucleus using cutting-edge microscopes
Grant number：18KK0202 2018.10 - 2023.3
Grants-in-Aid for Scientific Research Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
Authorship：Coinvestigator(s)
-
Grant number：17H06471 2017.6 - 2022.3
科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)
五島 剛太, 佐藤 豊
Authorship：Principal investigator
Grant amount：\152360000 （ Direct Cost: \117200000 、 Indirect Cost：\35160000 ）
幹細胞の新生と維持にはしばしば「非対称分裂」（=2つの娘細胞が異なる性質を呈するような細胞分裂様式）を伴う。本計画研究班は、植物細胞が行う非対称分裂の一連の過程、すなわち「細胞極性の確立・分裂・分化と維持」機構の解明を通じて、植物生存の永続性を支える基盤となる植物幹細胞の新生と維持の分子基盤に迫るとともに、植物幹細胞生物学分野の創生に貢献することを目指している。
最近確立したヒメツリガネゴケの新しい遺伝子編集技術（Yi and Goshima. 2020a）とライブイメージングを駆使して、幹細胞新生のための細胞の分枝と分裂の仕組みを明らかにした（Yi and Goshima. 2020b）。これは、植物が分枝によって効率よく自らの占める空間を広げていく仕組みについての新知見の提供となった。また、佐藤（分担）の同定した球状型イネ胚形成突然変異体の原因遺伝子のコケオルソログについて、３種類の変異体が得られ、著しい植物体成長異常が認められた。中でも、原糸体の分枝過程において、分枝や非対称分裂は起こるものの、娘細胞の成長が著しく遅延しているように見受けられ、幹細胞化過程に欠損があるという仮説が生まれた。
イネのシュート部分を欠失する変異体の初期胚を用いて、野生型と遺伝子発現プロファイルを比較し幹細胞形成に関わる候補遺伝子として24種類の転写制御因子を明らかにした。計画代表の五島とともに解析しているイネ球状胚型変異について、イネ初期胚における遺伝子発現プロファイルの比較を野生型と変異型胚で行ったところ、胚発生の進行が発生過程で大きく遅れることが明らかになった。このことから、この球状型胚突然変異原因遺伝子が発生の進行速度を制御する新たな因子である可能性が示唆された。
原著論文の発表や執筆に至ったことに加え、共同研究として進めているシグナル伝達関連因子について、ヒメツリガネゴケとイネでパラレルに表現型解析を進め、発生の進行速度を制御する共通機能があるという仮説を得ることができたため。
（１）ヒメツリガネゴケ
微小管結合因子、キネシンモーター、シグナル伝達分子、極性化に重要な役割を果たすことが濃厚な因子の破壊株を網羅的に作出する逆遺伝学を継続するとともに、見つかった興味深い遺伝子について、細胞内動態解析を行う。特に、佐藤と共同で進めているシグナル伝達関連因子の欠損表現型の定量的かつ長期的な観察実験は、観察法の改良も含めて精力的に進める。
（２）イネ
イネ胚形成過程で新規に構築される幹細胞の形成機構を明らかにすることを目指して以下の研究を行う。胚形成過程でシュートを欠失する突然変異系統由来の胚と野生型胚の遺伝子発現プロファイル解析により同定した必要な24の転写因子候補のうち幹細胞形成に必須に機能する遺伝子セットを明らかにするために、これら24遺伝子をランダムな複数セットに振り分けてカルスに同時発現させ、カルスからの再分化における幹細胞形成を向上させる遺伝子セットを同定する。 -
Principles of pluripotent stem cells underlying plant vitality
Grant number：17H06470 2017.6 - 2022.3
Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
Umeda Masaaki
Authorship：Coinvestigator(s)
Our project aimed to understand the characteristics of plant stem cells, which support plant longevity and vitality, especially by focusing on their proliferative activity and pluripotency. To activate organic cooperation between research groups, we supported various activities including those involving animal scientists, thereby promoting collaborations. Besides, we conducted public relations activities to disseminate our research progress to Japan and abroad through international symposiums and via the homepage and newsletters.
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系統的破壊を通じた巨大有糸分裂装置・スピンドルの分子モデル構築
Grant number：17H01431 2017.4 - 2022.3
科学研究費助成事業 基盤研究(A)
五島 剛太, 清光 智美
Authorship：Principal investigator
Grant amount：\41990000 （ Direct Cost: \32300000 、 Indirect Cost：\9690000 ）
本研究では、遺伝情報を姉妹細胞へ継承するのに必須の細胞分裂装置・スピンドル総体の分子モデルを構築することを目標に定めた。近年、多くのスピンドル形成因子が報告され、またスピンドル形成の各過程には複数の機構が存在することも示されたが、遺伝子解析法の不完全さにより相矛盾する報告も多く、分子モデルの構築には至っていない。本研究では、ロバストな遺伝子破壊法を用い、スピンドル形成因子候補の役割を逐一詳細に突き止めることを目的とした。
ヒトHCT116培養細胞を用い、スピンドル微小管が生成する仕組みに焦点を絞って研究した。微小管を生み出すには、構成タンパク質の重合を開始させる必要があり、この反応にはこれまで、gamma-チューブリンタンパク質が重要であることが知られていた。微小管生成因子であるgamma-チューブリン遺伝子を欠失させると、細胞の分裂は異常になり、致死となる。我々は、ヒト培養細胞において、gamma-チューブリンをほぼ完全になくした状態でも微小管が生み出される様子を観察することに成功した。実験に用いたのはCRISPR/Cas9法とAID法で、これにより、細胞分裂直前に急速に内在性のgamma-チューブリンの分解を誘導した。細胞内でgamma-チューブリンに依存しない微小管が生成されることを見出し、さらには、RNAi法を用いて生成を促進する候補因子として、微小管結合タンパク質のCLASP1とTPX2を見出した。
当初は中心小体を欠失させたヒト培養細胞を用いる計画だったが予想外の表現型が出たため、gamma-チューブリンに絞った研究に若干の軌道修正をした。微小管生成過程の可視化と候補因子選抜まで到達したため、「おおむね順調」と自己評価した。
ヒト培養細胞、植物細胞（ヒメツリガネゴケ原糸体幹細胞、茎葉体幹細胞）、酵母細胞を用いた遺伝子機能阻害プロジェクトを継続する。各種のタンパク質分解（欠失）系とライブセルイメージングを組み合わせ、これまでに得られた候補因子の役割を決定し、複数の論文を発表することを目指す。 -
オーロラキナーゼシグナル伝達の数理・遺伝学的解析
Grant number：17H06000 2017.4 - 2018.3
新学術領域研究(研究領域提案型)
五島 剛太
Authorship：Principal investigator Grant type：Competitive
Grant amount：\11700000 （ Direct Cost: \9000000 、 Indirect Cost：\2700000 ）
本研究では、細胞分裂制御の鍵キナーゼ・オーロラによるリン酸化シグナルを通じた分裂制御機構の解明を目指した。
オーロラは細胞分裂に必須のキナーゼであり、その制御の破綻は癌化を引き起こす可能性が示唆されている。申請者らは数年前、細胞実験と数理シミュレーションにより、ヒトの細胞分裂装置・スピンドルにおいて、「オーロラキナーゼの濃度勾配が、基質である微小管脱重合酵素KIF2Aの活性勾配を規定し、これによりスピンドル長が決定される」とのシンプルなモデルを発表した (J Cell Biol. 2013)。ここでは、オーロラキナーゼが中央紡錘体微小管の先端付近に集積することで濃度勾配を形成するという知見が基となっている。
本研究では、まず、精製した微小管、オーロラ、KIF2Aによるスピンドル長制御の試験管内再構成を通じてモデルを定性的に検証することを目指した。次に、各因子の挙動、スピンドル長変化を測定し、その定量データを数理シミュレーションに組み入れて挙動を比較し、定量的な数理モデルを完成させることを目標とした。あるいは未知の因子の存在を予言する結果が得られる可能性もあると考えた。
研究開始後、微小管プラス端局在タンパク質EB1と融合したオーロラキナーゼの精製に成功し、試験管内でオーロラキナーゼが細胞内と同様、微小管のプラス端に集積する様子を観察した。さらに、この融合キナーゼによるKIF2Aのリン酸化にも成功した。
研究は順調に開始されたが、重複制限により、本研究課題は廃止となった。
29年度が最終年度であるため、記入しない。
29年度が最終年度であるため、記入しない。 -
染色体分配装置の再構成
Grant number：15KT0077 2015.7 - 2018.3
五島 剛太
Authorship：Principal investigator
Grant amount：\18070000 （ Direct Cost: \13900000 、 Indirect Cost：\4170000 ）
キネシン８は真核生物において保存されたモータータンパク質で、動原体微小管先端に局在し動原体微小管の長さ制御および染色体整列に重要な働きをする。しかし、このタンパク質によってどのように染色体整列が制御されるかについての詳細な機構はよく分かっていない。生化学的活性についても定まっていなかった。例えばヒトのキネシン８は微小管脱重合活性があるとする報告と、微小管伸縮を抑制するという報告がある。
本研究では前年度までに、ショウジョウバエにひとつだけ存在するキネシン８の生化学的活性を決定した。すなわち、キネシン８タンパク質全長を精製し、試験管内において伸び縮みする動的な微小管と反応させると、微小管の伸長から短縮に移行する「カタストロフ」と呼ばれる現象の頻度が上昇し、微小管の長さを制限した。さらに精製したキネシン８は微小管の短縮速度を減少させ、伸長、短縮いずれも起こらない、「ポーズ」と呼ばれる現象や、短縮から伸長に移行する「レスキュー」と呼ばれる現象の頻度を上昇させた。
今年度は、これらの活性がキネシン８の動原体機能にどう関与するかを明らかにすることを目指した。ショウジョウバエS2細胞においてキネシン８を欠損させると異常に長い動原体微小管が観察されるが、S2細胞においてキネシン８を欠損させ、さらに微小管重合阻害剤であるコルセミドを加え微小管の長さを制限したが、染色体整列異常の表現型をレスキューできなかった。このことから、キネシン８のカタストロフを促進する以外の機能も染色体整列に重要なことが示唆された。そこで、ショウジョウバエS2細胞においてキネシン８を欠損させ、動原体-微小管の結合を詳細に観察することにした。
研究は順調に進んだが、重複制限により、本研究課題は廃止となった。 -
Searching for the "plant dynein"
Grant number：15K14540 2015.4 - 2018.3
Goshima Gohta
Authorship：Principal investigator Grant type：Competitive
Grant amount：\3900000 （ Direct Cost: \3000000 、 Indirect Cost：\900000 ）
In animal cells, the retrograde transport of intracellular cargo along microtubules is executed by the cytoplasmic dynein motor (retrograde transport is transport towards the minus end of the microtubule). Interestingly, however, land plants have lost the cytoplasmic dynein gene, despite that they execute retrograde transport. In this research, we aim to identify the motor(s) responsible for retrograde transport in plants. Using he moss Physcomitrella patens, we identified three kinesin-14 motor proteins (KCBP, KCH, ATK) that were required for retrograde transport of the nucleus, chloroplast, and microtubule itself in the moss cytoplasm.
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Microtubule generation independent of centrosomes
Grant number：26711012 2014.4 - 2018.3
Goshima Gohta
Authorship：Principal investigator
Grant amount：\24050000 （ Direct Cost: \18500000 、 Indirect Cost：\5550000 ）
This research project aimed to understand the mechanism of centrosome-independent microtubule generation. The major outcomes are as follows: (1) The augmin complex has been shown required for centrosome-independent microtubule nucleation within the mitotic spindle in animal and plant cells. Here, we identified augmin in the filamentous fungus, elucidating the evolutionary conservation of this protein complex. (2) We generated knockout mice of a critical augmin subunit, and identified a defect in MTOC clustering during early embryonic division. (3) Microtubule nucleation independent of centrosomes or augmin was identified in the moss Physcomitrella patens.
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中心体に依存しない微小管生成機構
2014.4 - 2017.3
科学研究費補助金 若手研究(A)
Authorship：Principal investigator
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細胞内における微小管生成機構とその役割の解明
2008.4 - 2011.3
科学研究費補助金 若手研究(A)，課題番号：20687013
五島 剛太
Authorship：Principal investigator
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動原体の核内配置機構とその役割の解明
2008.4 - 2009.3
科学研究費補助金 萌芽研究，課題番号：20657002
五島 剛太
Authorship：Principal investigator