酵母染色体テロメアの機能構造とその制御機構の解明

• Project/Area Number: 11239201
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: National Institute for Longevity Sciences,NCGG (2000-2003); Tokyo Institute of Technology (1999)
• Principal Investigator: 松浦 彰 国立長寿医療センター, (研究所)・老年病研究部, 室長 (10272692)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 上野 勝 静岡大学, 理学部, 助手 (90293597) ; 内藤 拓 東京工業大学, 生命理工学部, 日本学術振興会特別研究員
• Project Period (FY): 1999 – 2003
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2003)
• Budget Amount: ¥46,600,000 (Direct Cost: ¥46,600,000); Fiscal Year 2003: ¥10,800,000 (Direct Cost: ¥10,800,000); Fiscal Year 2002: ¥8,800,000 (Direct Cost: ¥8,800,000); Fiscal Year 2001: ¥9,100,000 (Direct Cost: ¥9,100,000); Fiscal Year 2000: ¥8,600,000 (Direct Cost: ¥8,600,000); Fiscal Year 1999: ¥9,300,000 (Direct Cost: ¥9,300,000)
• Keywords: 分裂酵母 / 出芽酵母 / テロメア / ATMファミリータンパク質 / MRX複合体 / テロメラーゼ / 細胞周期チェックポイント / ATM familyタンパク質 / Rad50 / ATM相同因子 / ヘテロクロマチン / チェックポイント

Research Abstract

テロメアは真核生物線状染色体の末端を構成するDNA・タンパク質複合体であり、その構造維持は染色体の正常な機能にとって必須である。我々は分裂酵母、出芽酵母を材料に、テロメアDNAの維持機構の解析を行っている。今年度、出芽酵母においてテロメア関連タンパク質をエピトープタグ付加した形でかつ内在性プロモーターにより生理的レベルで発現する酵母細胞を構築し、さらにテロメア構造異常をもたらす遺伝的バックグラウンドでそれらのタンパク質を発現させ、その挙動を網羅的に解析し、関連タンパク質相互のネットワークを明らかにした。その結果、以下に示す重要な知見を得た。(1)ATMファミリータンパク質Mec1pは細胞周期のS期の時期に特異的にテロメアと結合し、他の時期はMec1pの代わりにTel1pがテロメアと結合している。両者のテロメア結合は拮抗的であり、Mec1pのキナーゼ活性の細胞周期変動によりテロメア結合が制御されている。(2)酵母のテロメア短縮変異株est2、yku70において、Mec1pが通常結合していない細胞周期上の時間帯にテロメアに結合している。(3)Mec1pのテロメア局在化はテロメラーゼ制御因子のテロメアローディングに重要である。このことから、Mec1pがテロメア複製のためのタンパク質複合体制御に関与することを示した。一方、分裂酵母を用いた解析では、taz1破壊株のテロメア末端の1本鎖突出はRad32依存的であるが、Rad32のヌクレアーゼドメインは必要でないことを示し、分裂酵母Nbs相同蛋白質nbs1の破壊株がrad50遺伝子やrad32破壊株と同様の表現型を示すことを明らかにした。また、RPAのlarge subunitをコードするrad11遺伝子の新たな突然変異を単離し、RPAがテロメア長の制御に関わることを示した。

Research Products

• [Publications] Hayashi E, et al.: "Loss of p27Kip1 accelerates DNA replication after partial hepatectomy in mice."J.Surg.Res.. 111. 196-202 (2003)
• [Publications] Tomita K, et al.: "Competition between the Rad50 complex and the Ku heterodimer reveals a role for Exol in processing double-strand break, but not telomeres."Mol.Cell.Biol.. 23. 5186-5197 (2003)
• [Publications] Kibe T, et al.: "Fission yeast Rhp51 is required for the maintenance of telomere structure in the absence of the Ku heterodimer."Nucl.Acids Res.. 31. 5054-5063 (2003)
• [Publications] Sekoguchi E, et al.: "A novel mitochondrial carnitine-acylcarnitine translocase induced by partial hepatectomy and fasting."J.Biol.Chem.. 278. 38796-28802 (2003)
• [Publications] Ono Y, et al.: "A novel allele of fission yeast radll that causes defects in DNA repair and telomere length regulation."Nucl.Acids Res.. 31. 7141-7149 (2003)
• [Publications] Takata H, et al.: "Reciprocal association of the budding yeast ATM-related proteins Tell and Mecl with telomeres in vivo."Mol.Cell. (In press). (2004)
• [Publications] Hayashi E, Yasui A, Oda K, Nagino M, Nimura Y, Nakanishi M, Motoyama N, Ikeda K, Matsuura A: "Loss of p27Kip1 accelerates DNA replication after partial hepatectomy in mice"J. Surg. Res.. (印刷中). (2003)
• [Publications] Gunge N, Takata H, Matsuura A, Fukuda K: "Progressive rearrangement of telomeric sequences added to both the ITR ends of the yeast linear pGKL plasmid"Biol. Proced. Online. 5. 29-42 (2003)
• [Publications] Nakashima A, Ueno M, Ushimaru T, Uritani M: "Involvement of a CCAAT-binding complex in the expression of a nitrogen-starvation-specific gene, isp6^+, in Schizosaccharomyces pombe"Biosci. Biotechnol. Biochem.. 66. 2224-2227 (2002)
• [Publications] Tachibana T, Astumi S, Shioda R, Ueno M, Uritani M, Ushimaru T: "A novel non-conventional heat shock element regulates expression of MDJ1 encoding a DnaJ homolog in Saccharomyces cerevisiae"J. Biol. Chem.. 277. 22140-22146 (2002)
• [Publications] Nakashima A, Yoshida M, Nakayama K, Kato-Furuno A, Ueno M, Ushimaru T: "Genes for a nuclease and a protease are involved in the drastic decrease in cellular RNA amount in fission yeast cells during nitrogen starvation"J. Biochem.. 131. 391-398 (2002)
• [Publications] M. Kawai, A. Nakashima, M. Ueno, T. Ushimaru, K. Aiba, H. Doi, M. Uritani.: "Fission yeast Tor1 functions in response to various stresses including nitrogen starvation, high osmolarity, and high temperature"Current Genetics. 39. 166-174 (2001)
• [Publications] Ueno,M.: "Schizosaccharomyces pombe laf1+ is required for nitrogen starvation-induced sexual development and entering into dormant G0 state"Current Genetics. 38. 507-513 (2001)
• [Publications] 松浦彰: "テロメアを維持する仕組み-ATMファミリータンパク質によるゲノム統合性維持機構"細胞工学. 19. 1077-1085 (2000)
• [Publications] Yoshida, S.: "Schizosaccharomyces pombe stt3+ is a functional homologue of Saccharomyces cerevisiae STT3 which regulates oligosaccharyltransferase activity"Yeast. 15. 497-505 (1999)
• [Publications] Matsuura, A.: "Genetic control of telomere integrity in Schizosaccharomyces pombe : rad3+ and tel1+ are parts of two regulatory networks independent of the downstream protein kinases chk1+ and cds1+"Genetics.. 152. 1501-1512 (1999)
• [Publications] Shintani, T.: "Apg10p, a novel protein-conjugating enzyme essential for autophagy in yeast"EMB J.. 18. 5234-5241 (1999)