Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

リボソームRNA遺伝子 / 相同組換え / DNA複製阻害 / Fob1 / 姉妹染色分体間結合 / Sir2 / サイレンシング / 遺伝子増幅 / 出芽酵母 / MCMヘリカーゼ / ゲノムの安定性 / RFB / 相同組み換え / Zn-fingerモチーフ / DNA結合タンパク質

リボソームRNAをコードする遺伝子(rDNA)は細菌からヒトの細胞に至まで多コピーで存在し、真核細胞では反復遺伝子として存在する。rDNAは、コピー数維持機構を有し、出芽酵母では約150コピーのrDNAが、ゲノム上に安定に保持されている。コピー数維持機構の一つは遺伝子増幅作用で、これはリピート間での組換えにより減少したコピー数を元に戻す働きがある。出芽酵母では申請者らが単離したDNA複製素学タンパク質(Fob1p)が、このrDNA増幅作用に必須な役割を果たしている。もう一つのコピー数維持機構はSir2pによる組換え抑制作用で、これによりコピー数の減少を抑えている。本研究の最終的な目標はFob1pの機能を中心としたrDNAの増幅、およびコピー数維持の分子メカニズムを解明することである。
当該期間の研究により、Fob1pはZn-fingerモチーフを有し、複製阻害配列(RFB)にin vivo、in vitroで特異的な結合活性を示し、特にin vitroではRFBに1周巻付く特殊な結合様式を示すことを発見した。さらにヒト培養細胞から単離したMCMヘリカーゼに対し、RFB-Fob1p複合体は、弱いながらもの阻害活性を示すことから、おそらくin vivoでも、Fob1p単独でDNAの複製を阻害していると考えられる。また、もう一つのrDNAコピー数維持機構である組換え抑制においては、Sir2pが姉妹染色分体間結合を介し、Fob1p依存的に生じたDNA2本鎖切断末端を、コピー数の変動を引き起こさないequal sister-chromatid recombinationに誘導していることを解明した。

コムギヒストン遺伝子 / S期特異的転写調節 / シスエレメント / DNA結合タンパク質 / トランス制御因子 / bZIP構造 / Zn・フィンガ-構造 / 自己制御 / 転写調節機構 / HBPー1 / HBPー2 / Zn・フィンガ-モチ-フ / コムギ・ヒストンH3遺伝子 / S期特異的発現 / シス制御エレメント / DNA結合ドメイン / コムギヒストンH3、H4遺伝子 / 転写発現制御

高等植物細胞周期のS期特異的転写調節機構を明らかにする目的で、コムギヒストンH3遺伝子をモデル系とし、その転写に関わるシス制御エレメント及びトランス転写因子の構造と機能の解析を3年間にわたり行なった。以下にその研究成果の概要を示す。
1.S期特異性を規定するシスエレメントの解析:H3プロモ-タ-内に同定した3つのシスエレメント(ヘキサマ-,オクタマ-、ノナマ-配列)に変異を持つイネ形質転換細胞を作成し、これらエレメントの発現特異性に与える効果を詳細に調べた結果、ヘキサマ-とオクタマ-配列がS期特異的転写調節に関わっていることがほぼ明らかとなった。
2.シスエレメント特異的DNA結合タンパク質の解析:上記3つのシスエレメントのうち、ヘキサマ-配列に結合するタンパク質としてHBPー1aとHBPー1bが同定され、そのcDNAの解析からいづれもbZIP構造を有し、2量体となってDNAに結合することが明らかとなった。また、ノナマ-配列に結合するタンパク質HBPー2も同定され、cDNAの解析からZnーフィンガ-構造を持つことが明らかとなった。
3.HBPー1a、HBPー1bの機能解析:両核タンパク質の機能をcDNAを持つエフェクタ-とH3プロモ-タ-/GUSのリポ-タ-遺伝子とをイネあるいはタバコ培養細胞へ導入発現させる実験系によって、両タンパク質は転写因子として作用することが示された。また、この因子の働きには別にコファクタ-の存在も示唆された。
4.HBPー1a及びー1bの遺伝子の発現と構造:両因子の遺伝子の発現量はH3遺伝子の転写量の間に相関関係がみられた。また、両因子の遺伝子のプロモ-タ-領域には、それぞれの因子が結合するモチ-フが存在した。このことは両因子それ自体の遺伝子が個々の因子によって自己制御されていることを示唆する興味ある結果となった。

【研究分担者】
中山卓哉	京都大学	理学部	助手	(Kakenデータベース)
多羽田哲也	京都大学	理学部	助手	(Kakenデータベース)