Organization
Graduate School of Science Sugashima Marine Biological Laboratory 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 / Other / 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 72
-
Ochiai, KK; Toyoda, A; Itoh, T; Goshima, G; Uesaka, K
MICROBIOLOGY RESOURCE ANNOUNCEMENTS 2025.8
-
<i>Ruegeria </i>strains promote growth and morphogenesis of the giant coenocytic alga <i>Bryopsis</i> Open Access
Ochiai, KK; Goshima, G
JOURNAL OF EXPERIMENTAL BOTANY 2025.7
-
Goda, M; Shribak, M; Ikeda, Z; Okada, N; Tani, T; Goshima, G; Oldenbourg, R; Kimura, A
PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA Vol. 121 ( 43 ) 2024.10
-
Ochiai, KK; Hanawa, D; Ogawa, HA; Tanaka, H; Uesaka, K; Edzuka, T; Shirae-Kurabayashi, M; Toyoda, A; Itoh, T; Goshima, G
PLANT JOURNAL Vol. 119 ( 2 ) page： 1091 - 1111 2024.7
-
Live-cell imaging under centrifugation characterized the cellular force for nuclear centration in the Caenorhabditis elegans embryo
Goda M, Shribak M, Ikeda Z, Okada N, Tani T, Goshima G, Oldenbourg R, Kimura A.
bioRxiv 2024.1
-
Genome sequence and cell biological toolbox of the highly regenerative, coenocytic green feather alga Bryopsis
Ochiai KK, Hanawa D, Ogawa HA, Tanaka H, Uesaka K, Edzuka T, Shirae-Kurabayashi M, Toyoda A, Itoh T, Goshima G.
bioRxiv 2023.11
-
Yoshida, MW; Oguri, N; Goshima, G
PLANT AND CELL PHYSIOLOGY Vol. 64 ( 9 ) page： 1106 - 1117 2023.9
-
Kurita, G; Goshima, G; Uesaka, K
MICROBIOLOGY RESOURCE ANNOUNCEMENTS Vol. 12 ( 5 ) 2023.5
-
Yoshida, MW; Hakozaki, M; Goshima, G
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
-
Yoshida, M; Hakozaki, M; Goshima, G
MOLECULAR BIOLOGY OF THE CELL Vol. 34 ( 2 ) page： 497 - 498 2023.2
-
Spindle motility skews division site determination during asymmetric cell division in Physcomitrella
Kozgunova, E; Yoshida, MW; Reski, R; Goshima, G
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, PS; Goshima, G
PLANT CELL Vol. 34 ( 6 ) page： 2120 - 2139 2022.3
-
Molines, AT; Lemière, J; Gazzola, M; Steinmark, IE; Edrington, CH; Hsu, CT; Real-Calderon, P; Suhling, K; Goshima, G; Holt, LJ; Thery, M; Brouhard, GJ; Chang, F
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
-
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, K; Hayashi, H; Nishina, M; Okumura, M; Sato, Y; Kanemaki, MT; Goshima, G; Kiyomitsu, T
CURRENT BIOLOGY Vol. 31 ( 1 ) page： 115 - + 2021.1
-
Rho of Plants GTPases and Cytoskeletal Elements Control Nuclear Positioning and Asymmetric Cell Division during <i>Physcomitrella</i> <i>patens</i> Branching Reviewed International journal
Yi, PS; Goshima, G
CURRENT BIOLOGY Vol. 30 ( 14 ) page： 2860 - + 2020.7
-
Transient cotransformation of CRISPR/Cas9 and oligonucleotide templates enables efficient editing of target loci in <i>Physcomitrella patens</i> Reviewed International journal
Yi, PS; Goshima, G
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 <i>Physcomitrella patens</i><SUP>[OPEN]</SUP> Reviewed International journal
Leong, SY; Edzuka, T; Goshima, G; Yamada, M
PLANT CELL Vol. 32 ( 3 ) page： 683 - 702 2020.3
-
A versatile microfluidic device for highly inclined thin illumination microscopy in the moss <i>Physcomitrella patens</i> Reviewed International journal
Kozgunova, E; Goshima, G
SCIENTIFIC REPORTS Vol. 9 2019.10
-
Editorial overview: Cell division - from molecules to tissues Invited International coauthorship International journal
Goshima, G; Bellaïche, Y
CURRENT OPINION IN CELL BIOLOGY Vol. 60 page： III - V 2019.10
-
Kinetochore protein depletion underlies cytokinesis failure and somatic polyploidization in the moss <i>Physcomitrella patens</i> Reviewed International journal
Kozgunova, E; Nishina, M; Goshima, G
ELIFE Vol. 8 2019.3
-
<i>Drosophila</i> kinesin-8 stabilizes the kinetochore-microtubule interaction Reviewed International journal
Edzuka, T; Goshima, G
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, MW; Yamada, M; Goshima, G
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, A; Saitoh, S; Ohkura, H; Sawin, KE; Goshima, G
CELL STRUCTURE AND FUNCTION Vol. 44 ( 2 ) page： 113 - 119 2019
-
Microtubule nucleation and organization without centrosomes Invited Reviewed International journal
Yi, PS; Goshima, G
CURRENT OPINION IN PLANT BIOLOGY Vol. 46 page： 1 - 7 2018.12
-
Yamada Moe, Goshima Gohta
PLANT CELL Vol. 30 ( 7 ) page： 1496 - 1510 2018.7
-
SPIRAL2 Stabilises Endoplasmic Microtubule Minus Ends in the Moss <i>Physcomitrella patens</i> Reviewed International journal
Leong, SY; Yamada, M; Yanagisawa, N; Goshima, G
CELL STRUCTURE AND FUNCTION Vol. 43 ( 1 ) page： 53 - 60 2018
-
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, M; Goshima, G
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
-
Imaging Mitosis in the Moss Physcomitrella patens Invited
Yamada M, Miki T, Goshima G.
Methods Mol Biol Vol. 1413 page： 263-82 2016
-
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
-
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
-
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
-
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
-
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 3
-
酵母の分裂様式の多様性・可塑性について
栗田岳歩、五島剛太（ Role： Joint author）
2023.10
-
Assessment of mitotic spindle phenotypes in Drosophila S2 cells.
Gohta Goshima（ Role： Sole author）
Methods Cell Biol. 2010
-
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 12
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Asymmetric cell division in the absence of centrosomes in plants Invited International conference
Gohta Goshima
EMBO Workshop "Centrosomes in development, disease and evolution" 2023.9.27
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Mitotic cell division in Physcomitrella Invited International conference
Gohta Goshima
SEB Centenary Conference 2023 2023.7.5
-
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
-
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
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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
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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) 19
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Grant number：25K22469 2025.6 - 2028.3
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 ）
特定の機能を持つ組織・器官を作り出し維持するには細胞の分裂と分化の制御が必要である。本研究では、この細胞学・発生学の常識から外れているように見える巨大単細胞多核生物（coenocyte生物）の形態形成原理を明らかにすることが目標である。ハネモBryopsisを材料に、coenocyte生物が単細胞ながら異なる機能をもつ部位を生み出す原理を探究する。
-
Grant number：24H01469 2024.4 - 2026.3
科学研究費助成事業 学術変革領域研究(A)
五島 剛太
Authorship：Principal investigator
Grant amount：\7280000 （ Direct Cost: \5600000 、 Indirect Cost：\1680000 ）
近海から単離した黒色酵母数種が、細胞密度に応じて多細胞性と単細胞性の生活を切り換えることを見出した。本研究では、以下の仮説を検証する。「海生酵母は周辺環境を感知し、基質接着に適した『定着型』の多細胞体と、他所へ移行しうる『行動型』の単細胞体を切り換える。この表現型の可塑性は、複雑な野外環境において酵母が獲得した原生知能である」。仮説検証のため、生物採集とゲノム情報解析、実験室での実験を並行して行う。
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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。
モデル動植物（線虫、シロイヌナズナ等）は、ヒトの体の発生、病気の理解や、植物育種のための基盤技術創生などに大きな貢献を果たしてきたが、海藻については、モデル実験系が存在しないことで、発生、細胞生理、環境応答、受精など、あらゆる分野において知見が決定的に欠けている。先端テクノロジーを使った育種を見据えて、海藻の生物学を理解するためには、実験系の構築は重要である。本研究では、実験モデルとなる海藻を確立することが目標である。
モデルとしての条件として4つ考えられる。1)幅広い種に備わる特徴的な性質を有していること。2)実験室での培養が容易であること。例えば無性増殖する種は有力である。3)ライブセルイメージングや免疫染色といった細胞生物学手法が適用できること。4)分子遺伝学操作ができること。
初年度は採取した海藻のうち、緑藻・ハネモについて、継代培養や細胞内構造体（微小管・アクチン）の免疫染色に成功した。今年度は、ハネモの全ゲノム配列を解読し、ハネモがどういった特徴的な遺伝子を有しているか、解析を進めた。海藻のDNAを抽出すると、共生する細菌のDNAも大量に混ざってくるため、海藻の全ゲノム解読は難易度が高いとされる。今回、配列解析を通じてハネモDNAだけを選び出し、高い精度での解読に成功した。さらに、比較ゲノムの対象を緑藻全体に広げ、どういった遺伝子群がどの緑藻で発達したか、それがその緑藻のライフスタイルとどう結びついているか検討した。ハネモの特徴である高い再生能力を支える遺伝子のハネモ特異的な著しい重複などを見出した（Ochiai et al. submitted）。
海藻１種の全ゲノムの高い精度での解読に成功したため。その研究の概略：海藻のゲノム解読の最大のネックは、海藻に共生する微生物由来のDNAとハネモ由来のDNAを区別することが困難なことだった。今回、ハネモ培養中に減菌操作を行ったことと、緻密な生物情報解析により、両者を分けることに成功した。その結果、ハネモの全ゲノムは29の配列断片群に構築された。これは現在知られている大型緑藻のゲノムと比較しても非常に精度が高く、ゲノム情報の乏しい海藻における大きな知見となると言える。一方、比較ゲノム解析により、ハネモでは他の大型緑藻で発達しているミオシン遺伝子が1個しか見つからなかった一方、キネシン遺伝子は34個も見つかった。加えて、薬剤添加によりキネシン-微小管系を阻害することでハネモ細胞内の葉緑体の動きが抑制されたことから、ハネモの細胞内輸送はキネシン-微小管系が主導している可能性を示唆した。さらに、ハネモ原形質が再生時に凝集する際に関わるとされるレクチン遺伝子BPL-1が15個も見つかった。他の再生能力の低い大型緑藻ではBPL-1遺伝子は全く見つからなかったことから、BPL-1遺伝子の大規模な重複によりハネモの再生能力の高さが維持されている可能性を示唆した。
モデルとしての条件を満たす海藻を見つけ出し基礎技術を確立するためには、（１）ゲノムの解読、（２）共生細菌の同定、（３）細胞内ダイナミクスの可視化、は重要である。以下の経緯で、確立を目指すモデルとして緑藻のハネモが有望となったので、ハネモ研究を中心に今後も研究を推進する。一般に、ゲノムを明らかにすることで遺伝子のプロファイルをつくることができ、その生物における遺伝学や分子生物学、分類学などの様々な研究の発展が見込める。しかし、海藻においては全ゲノムが解読された例が少なく、動植物や菌類と比較して遅れをとっている状況だった。これまでの研究では、大型の海藻であるハネモの全ゲノムを、海藻では例外的な高精度で解読した。ハネモは10 cm以上に成長するにも関わらず、たった1つの単細胞からできている海藻である。この巨大な単細胞がどのようにして体を形づくっているのかについてはとても興味深いが全く明らかになっていない。また、ハネモは再生能力が非常に高いことが知られ、海水中に拡散した原形質からでも元の状態にまで再生して成長することができる。この再生に関わる機構についてもほとんどがわかっていない。ハネモの室内での安定的な培養方法を確立することで、実験生物として誰でもハネモを扱えるようにした一方、ハネモの全ゲノムを解読することでハネモの性質に迫る実験の基盤を構築した。24年度は（２）（３）を中心に研究を進める。ゲノム解析技術が向上したので、メタゲノム解析から（２）を進展させられると期待している。 -
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。
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Grant number：23K23907 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 ）
多細胞生物では、細胞分裂後に生じる２つの娘細胞が同一あるいは異なる性質を持つことが共に大切である。娘細胞の性質の違いには、細胞分裂面がどこにできるかが一つの鍵となる。本研究では、動物とは異なり細胞壁を持つ生物における細胞分裂面決定の分子機構を探究する。コケ植物で展開してきた独自の研究を発展させること、得られた知見の一部について他生物種での保存性を検証することで、広く保存された新機構提唱を目指す。
多細胞生物では、細胞分裂後に生じる２つの娘細胞が同一あるいは異なる性質を持つことが共に大切である。娘細胞の性質の違いには、細胞分裂面がどこにできるかが一つの鍵となる。本研究では、動物とは異なり細胞壁を持つ生物における細胞分裂面決定の分子機構を探究する。
前年度までに紡錘体の位置決め機構の一端を明らかにした。細胞核の配置も分裂面の決定の重要な要素であるため、今年度は、核の配置に関わるヒメツリガネゴケのキネシンARK（アルマジロリピート含有キネシン）の解析を進め、論文として発表した（Yoshida et al. 2023a）。
加えて、核膜タンパク質SUNに着目して研究を進めた。ヒメツリガネゴケに４つあるSUNについて単独あるいは多重の変異体を作出したところ、SUN2の変異により分裂面の方向が定まらないことを見出した。タイムラプス観察の結果、核の移動は正常だったものの、SUN2がないと分裂期核膜崩壊直前に核膜周辺に現れる微小管形成中心（MTOC）の配置が異常であることを突き止めた。その結果、変異体では核膜崩壊後、染色体を中央に並べた中期紡錘体の形成に遅れが生じた。これらの異常はSUN2タンパク質を発現することでレスキューされた。したがって、SUN2が核膜上で何らかの因子をリクルートし、その因子を介して微小管を核膜周りに集積させることが示唆された（Yoshida et al. 2023b）。
ヒメツリガネゴケで微小管形成中心の位置決めに関わる最初の因子を見出し、論文として発表したため。論文の内容：植物細胞には中心体がなく、その代わりに非中心体微小管形成中心（MTOC）を利用して、紡錘体形成の開始時に急速に微小管の数を増やす。MTOC形成に必要な複数のタンパク質が同定されているが、MTOCが適切な場所に配置される仕組みは解明されていなかった。本研究では、ヒメツリガネゴケの有糸分裂前期において、核膜にMTOCを結合させるために、核膜タンパク質SUN2が必要であることを示した。活発に分裂している原始体細胞では、前期に微小管が核膜の周りに集積し、核の頂端側にMTOCが形成される。しかし、sun2ノックアウト細胞では、核膜周囲の微小管集積が損なわれ、頂端MTOCの配置が異常になった。核膜崩壊後、紡錘体内での染色体整列の完了が遅れた。これらの結果に基づき、SUN2が微小管を核膜に集積させることによって、紡錘体形成時に微小管を効率よく染色体に付着させる役割を果たしていることが示唆された。
ヒメツリガネゴケの核膜タンパク質SUN2は微小管形成中心（MTOC）の配置に重要な役割を果たしていた（Yoshida, Oguri & Goshima. Physcomitrium patens SUN2 mediates MTOC association with the nuclear envelope and facilitates chromosome alignment during spindle assembly. Plant Cell Physiol. 2023）。ヒメツリガネゴケSUN2タンパク質自体に微小管と結合すると思われるドメインは存在していないので、なんらかの別の因子を介して微小管とリンクしていることが予想される。２４年度以降、この因子の探索を行う。候補因子について、ノックアウト株を作成し、SUN2と同様のMTOC表現型を示すかどうかが指標となる。一方、ヒメツリガネゴケがコードする別のSUNファミリータンパク質（SUN1、SUN3、SUN4）の機能は未だ不明である。これらの因子の機能解析も進める。これまでに、これらの遺伝子の変異体を取得することを試みてきた。そして、一部の変異体については、細胞をライブで顕微鏡観察したところ、野生株（コントロール）やsun2変異体とは異なる細胞内動態表現型を出すことを見出した。ライブ観察の対象を広げ、また、時空間解像度を上げることで、何が異常になっているのかを正確に突き止め、タンパク質機能に迫りたい。 -
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。」
分枝、分岐は植物に限らず細胞壁を有する生物一般の代表的な成長様式の一つであり、しばしば周期性を示す。ヒメツリガネゴケの原糸体の分枝形成に周期性を持たせる鍵分子候補を見出し（微小管系輸送モーター・ARKキネシン）。ARK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、原糸体の分枝周期性が変調した。この表現型は微小管上の輸送活性を失ったARKの発現ではレスキューされなかったこと、また、分枝では微小管の配向が定まっていたことから、次のような仮説が立てられた。すなわち、「周期的な分枝形成の鍵は、ARKが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ことである。」
本研究ではまず、ヒメツリガネゴケでこの仮説を検証した。ARKキネシンが多様な積荷（細胞核、葉緑体、ミトコンドリアなど）を輸送するトランスポーターであることを見出した。そして、周期性と直接関係のある事象として、ARKによるアクチン制御因子輸送がヒメツリガネゴケ細胞の極性確立や成長に必要であることがわかった。ARKの表現型の一部は、被子植物のARKホモログを発現することでレスキューされたことから、ARKの機能が陸上植物に広く保存されている可能性が示唆された（論文発表：Yoshida et al. 2023）。一方、シロイヌナズナでARKホモログのRNAiノックダウンを試みたが、着目した組織では期待した表現型は認められなかった。
陸上植物と祖先を共通に持つ緑藻のハネモでも周期的な分枝形成が認められる。阻害剤を使った実験から、ここにも微小管が関与することを突き止めた。さらに、葉緑体の輸送にも微小管が必須であった。ところが、全ゲノム解読を通じてARKホモログを探索したが見つからず、別の輸送キネシンの存在が示唆された（Ochiai et al. submitted）。
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。 -
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。
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黒色酵母数種について、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、再検討が必要となった。
今年度は、初年度に引き続き、海水、泥、生物片などから真菌類のサンプリングを行い、これまでの累積で100を超える株を得た。黒色酵母の同定不能種NU30とNU200については、培養後にDNAを抽出し、次世代シークエンサーを用いて全ゲノム配列を決定した。系統樹解析の結果、両種はDothideomycetes綱に属する未記載種であることがわかった（Kurita et al. 2023; 栗田 & 五島. 2023）。また、ライブセルイメージングにより、細胞密度に応じて成長・分裂モードを変換する種も探索したところ、5種では変換が認められ、いずれもDothideomycetes綱に分類された。２種については同様の変換が培地の種類を変えることでも見られた。一方、細胞密度を変化させても成長・分裂モードが変換しにくい変異体を得たので、変異部位を突き止めたところ、真菌類に広く保存された転写因子に変異が認められた。コードするタンパク質は細胞内では予想通り核に局在していた。黒色酵母は周辺の環境を感知し、そのシグナルが細胞内で伝達され、最終的に遺伝子発現プロファイルを変えることにより表現型を大きく変えることが示唆された。
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。 -
Study on bypass of gene essentiality
Grant number：19K22383 2019.6 - 2023.3
Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
Goshima Gohta
Authorship：Principal investigator
Grant amount：\6500000 （ Direct Cost: \5000000 、 Indirect Cost：\1500000 ）
Although genes that control cell division are often conserved in a wide range of species, some species do not have a specific gene. In this case, it is assumed that the species has developed an alternative mechanism during the course of evolution. In this study, by means of experimental evolution, we showed such an example: a yeast strain that has lost a gene “essential” for cell division continued to proliferate by developing an alternative “masked” mechanism.
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Revealing the mechanism of intracellular positioning of the nucleus using cutting-edge microscopes
Grant number：18KK0202 2018.10 - 2025.3
Grants-in-Aid for Scientific Research Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
Authorship：Coinvestigator(s)
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Asymmetric cell division of plant stem cells
Grant number：17H06471 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)
Goshima Gohta
Authorship：Principal investigator
Grant amount：\152360000 （ Direct Cost: \117200000 、 Indirect Cost：\35160000 ）
Stem cell renewal and maintenance often involve asymmetric division, in which two daughter cells display different properties. However, compared to animals, the mechanism of this important process remains poorly understood in plants. In this study, we used rice, a major crop, and a model plant, the moss, to elucidate the mechanisms of a series of events during asymmetric division, namely, cell polarity establishment, mitosis, and maintenance of differentiation.
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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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Elucidating the mechanisms of spindle formation through systematic gene deletion
Grant number：17H01431 2017.4 - 2022.3
Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
Goshima Gohta
Authorship：Principal investigator
Grant amount：\41990000 （ Direct Cost: \32300000 、 Indirect Cost：\9690000 ）
The spindle is essential for chromosome segregation. As many genes act redundantly, the molecular mechanisms of spindle formation are not fully understood. By systematically disrupting candidate spindle regulators in model cell systems, we studied the mechanism of spindle parts formation, including the kinetochore, which is the contact point between chromosome and spindle, the ends of microtubules, which are the main components of the spindle, and the spindle pole.
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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