真核生物染色体のS期に於ける動態の全て―出芽酵母第六染色体をモデルとして

• Project/Area Number: 11239205
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research (2001-2003); Nara Institute of Science and Technology (1999-2000)
• Principal Investigator: 白髭 克彦 独立行政法人理化学研究所, ゲノム情報比較解析研究チーム, 上級研究員 (90273854)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 野口 英樹 独立行政法人理化学研究所, ゲノム情報比較解析研究チーム, 研究員 (50333349) ; 坂東 優篤 独立行政法人理化学研究所, ゲノム情報比較解析研究チーム, リサーチアソシエイト (90360627) ; 小布施 力史 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 助手 (00273855)
• Project Period (FY): 1999 – 2003
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2003)
• Budget Amount: ¥55,200,000 (Direct Cost: ¥55,200,000); Fiscal Year 2003: ¥11,800,000 (Direct Cost: ¥11,800,000); Fiscal Year 2002: ¥9,600,000 (Direct Cost: ¥9,600,000); Fiscal Year 2001: ¥10,200,000 (Direct Cost: ¥10,200,000); Fiscal Year 2000: ¥11,900,000 (Direct Cost: ¥11,900,000); Fiscal Year 1999: ¥11,700,000 (Direct Cost: ¥11,700,000)
• Keywords: 染色体複製 / 複製チェックポイント / 複製停止 / TOF1 / MRC1 / DNAチップ / 染色体ダイナミクス / 細胞周期 / チェックポイント制御 / DNA複製 / 複製開始因子 / 染色体 / 複製開始 / ChIP-chip / 複製開始点 / 第六染色体 / 免疫沈降 / DNA-蛋白相互作用 / 転写 / 減数分裂 / ヌクレオソーム / 染色体構築 / 時間的制御 / マルチレプリコン / 細胞周期チェックポイント / RAD53

Research Abstract

複製チェックポイント制御機構が欠損すると、DNA損傷を修復しないまま、あるいは未複製の染色体を持ったまま、細胞は分裂してしまうため、細胞は死滅あるいは、異常染色体を持ったまま増殖を続けることになる。我々は、チェックポイント制御と複製過程の連携を明らかにするためには一本の染色体のレベルで詳細に複製中の染色体の動態を解析しなくてはならないと考え、出芽酵母第六染色体を解析対象とし、六番染色体全体(280kb)を約13000個の25塩基長の単鎖DNAで余すところなくカバーするカスタムDNAチップを作成した。このDNAチップを用い、いくつかのタンパクの結合領域についてChIP-chip法(Chromatin Immuno-precipitationにより得られたDNAをDNAchip上で検出する方法)により解析を行ったところ1解像度300塩基対でタンパクの結合プロファイルを解析可能であった。同時に我々は複製領域をBrdUでラベルし、抗BrdU抗体で免疫沈降することで検出することにも成功した。
この方法により、チェックポイント非活性化時、HU(ヒドロキシウレア)添加による複製異常時(チェックポイント活性化時)のチェック因子及び複製因子の配置を解析した。その結果、MRC1、及びTOF1という二つのチェックポイント因子のみは異常の有無に関係なく、複製伸長複合体の一部として機能していることが明らかになった。さらに、MRC1とTOF1、それぞれの因子の欠失酵母を用い、HU添加時の複製領域と複製伸長因子の相対的配置を解析した。その結果、変異株中では複製伸長因子が複製領域より新鎖合成を行うことなく2-3kb先行して停止することが判明した。このことは、複製の停止はチェックポイント活性化を必要とせず、複製伸長複合体に組込まれたチェック因子により誘導されることを示している。

Research Products

• [Publications] Katou Y, Kanoh Y, Bando M, Noguchi H, Tanaka H, Ashikari T, Sugimoto K, Shirahige K: "S-phase checkpoint proteins Tof1 and Mrc1 form a stable replication-pausing complex."nature. 424. 1078-1083 (2003)
• [Publications] Marin A, Gallardo M, Kato Y, Shirahige K, Gutierrez G, Ohta K, Aguilera A.: "Relationship between G+C content, ORF-length and mRNA concentration in Saccharomyces cerevisiae."YEAST. 20. 703-711 (2003)
• [Publications] Ohkuni K, Shirahige K, Kikuchi A.: "Genome-wide expression analysis of NAP1 in Saccharomyces cerevisiae."Biochem Biophys Res Commun.. 306. 5-9 (2003)
• [Publications] Watanabe K, Morishita J, Umezu K, Shirahige K, Maki H.: "Involvement of RAD9-dependent damage checkpoint control in arrest of cell cycle, induction of cell death, and chromosome instability caused by defects in origin recognition complex in Saccharomyces cerevisiae"Eukaryot Cell. 1. 200-212 (2002)
• [Publications] Kodama Y, Omura F, Takahashi K, Shirahige K, Ashikari T: "Genome-wide expression analysis of genes affected by amino acid sensor Ssy1p in Saccharomyces cerevisiae"Curr Genet.. 41. 63-72 (2002)
• [Publications] Tadokoro R, Fujita M, Miura H, Shirahige K, Yoshikawa H, Tsurimoto T, Obuse C: "Scheduled conversion of replication complex architecture at replication origins of Saccharomyces cerevisiae during the cell cycle"J Biol Chem.. 277. 15881-15889 (2002)
• [Publications] K.-I. Watanabe, J. Morishita, K. Umezu, K. Shirahige, H. Maki: "Involvement of RAD9-dependent damage checkpoint control in arrest of cell cycle, induction of cell death, and chromosome instability caused by defects in the origin recognition complex in Saccharomyces cerevisiae"Eukaryotic Cell. (In press). (2002)
• [Publications] Tadokoro R, Fujita M, Miura H, Shirahige K, Yoshikawa H, Tsurimoto T, Obuse C: "Scheduled conversion of replication complex architecture at replication origins of S. cerevisiae during the cell"Journal of Biological Chemistry. (In press). (2002)
• [Publications] J. M. Kim, H. Yoshikawa, K. Shirahige: "A member of the YER057c/yjgf/Uk114 family links isoleucine biosynthesis and intact mitochondria"Genes to Cells. 6. 507-517 (2001)
• [Publications] M. Radji, J.M. Kim, T. Togan, H. Yoshikawa: "The cloning and characterization of the CDC50 gene family in Saccharomyces cerevisiae"Yeast. 18. 195-205 (2001)
• [Publications] Radji M,Kim JM,Togan T,Yoshikawa H,and Shirahige K: "The cloning and characterization of the CDC50 gene famliy in Saccharomyces cerevisiae"YEAST. 18. 195-205 (2001)
• [Publications] Asami K,Takahashi K,and Shirahige K: "Progression of cell cycle monitored by dielechic spectroscopy and flow cytometric analysis of DNA content"YEAST. 16. 1359-1363 (2000)
• [Publications] Tatsumi Y,Tsurimoto T,Shirahige K,Yoshikawa H,and Obuse C: "Association of human origin recognition complex 1 with chromatin DNA"Journal of Biological Chemistry. 275. 5904-5910 (2000)
• [Publications] Maksum Radii: "The cloning and characterrization of CDL50gene family in S cerevisiae"Yeast. (予定). (2000)
• [Publications] Tatsumi Yasutoshi: "Association of human origin recognition complex 1 with chromatin DNA and nuclease-resistant nuclear structures"Journal of Biological Chemistry. 275(8). 5904-5910 (2000)
• [Publications] 白髭 克彦: "マイクロアレイが開く酵母研究の新時代"実験医学. 17(19). 2544-2549 (1999)
• [Publications] 白髭 克彦: "酵母染色体のマルチレプリコン構造とチェックポイント制御-RAD53を中心として"実験医学増刊. 131-141 (1999)