酵母染色体組換えにおける染色体機能装置の連携

• Project/Area Number: 11239208
• 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
• Principal Investigator: 太田 邦史 独立行政法人理化学研究所, 遺伝ダイナミクス研究ユニット, 研究ユニットリーダー (90211789)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 梅津 桂子 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 (20223612) ; 廣田 耕志 独立行政法人理化学研究所, 遺伝ダイナミクス研究ユニット, 協力研究員 (00342840) ; 山田 貴富 理化学研究所, 遺伝生化学研究室, 協力研究員 ; 水野 健一 理化学研究所, 遺伝生化学研究室, 基礎科学特別研究員 (70301778)
• Project Period (FY): 1999 – 2003
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2003)
• Budget Amount: ¥65,200,000 (Direct Cost: ¥65,200,000); Fiscal Year 2003: ¥14,000,000 (Direct Cost: ¥14,000,000); Fiscal Year 2002: ¥11,800,000 (Direct Cost: ¥11,800,000); Fiscal Year 2001: ¥12,800,000 (Direct Cost: ¥12,800,000); Fiscal Year 2000: ¥13,000,000 (Direct Cost: ¥13,000,000); Fiscal Year 1999: ¥13,600,000 (Direct Cost: ¥13,600,000)
• Keywords: 減数分裂 / 組換え / ホットスポット / DNA複製 / SPO11 / MRE11 / クロマチン / ヒストンアセチル化 / 染色体 / Bloom症候群 / DNAチップ / cAMP感応配列 / ストレス応答キナーゼ / クロマチン再編成 / 複製 / 転写 / 酵母 / 転写因子 / 複製開始点 / MAPキナーゼ / CREB

Research Abstract

本年は最終年度として以下の成果を得て全体のとりまとめを行った。
1.分裂酵母の減数分裂期組換えホットスポットM26におけるクロマチン再編成・DNA切断に関わる因子として、新たにATP依存性クロマチン再編成因子Snf22(特許出願中)を同定した。この遺伝子を破壊すると、M26におけるクロマチン再編成と組換えホットスポット活性が消失した(Yamadaら、EMBO J印刷中)。また、ストレス遺伝子の転写活性化においても同様なメカニズムのクロマチン再編成が重要な役割を果たしていること(Hirotaら、NAR 2004)、転写抑制因子であるTup11とTup12がM26におけるクロマチン再編成の抑制を行っていること(Hirotaら、Genetics 2003)、天然のM26様部位における減数分裂期組換え開始シグナルであるDNA切断の存在、などを明らかにした。これまでの結果から、分裂酵母M26ホットスポット活性化の分子機構の大筋を明らかにした。
2.出芽酵母の組換え開始に関わるMre11とSpo11の減数分裂期染色体における分布を、白髭班と共同で高密度ゲノムタイリングアレイを用いて解析した。その結果、Spo11がまずセントロメア領域に結合してからDNA複製に応じて染色体両腕部に再配置すること、Mre11がDNA複製を機にSpo11と同様の局在を示すようになること、DNA切断が導入される時期になると、減数分裂期特異的コヒーシンRec8の分布箇所(相同染色体のコア部分)の両側(ループ部分に相当)に配置されるようになること、などが初めて明らかになった。以上の結果は、これまで不明であった組換え開始のメカニズムにおいて重要な知見を与える極めて貴重な成果である。

Research Products

• [Publications] Yamada T.et al.: "Roles of histone acetylation and chromatin remodeling factor in a meiotic recombination hotspot"EMBO J.. (印刷中). (2004)
• [Publications] Hirota K.et al.: "Fission yeast global repressors regulate the specificity of chromatin alteration in response to distinct environmental stresses"Nucleic Acids Research. 32. 855-862 (2004)
• [Publications] Hirota K.et al.: "Fission yeast Tupl-like repressors repress chromatin remodeling at the fbp1^+ promoter and the ade6-M26 recombination hotspot"Genetics. 165. 505-515 (2003)
• [Publications] Hirota K.et al.: "Geflp and scdlp, the two GDP-GTP exchange factors for Cdc42p, form a ring structure that shrinks during cytokinesis in Schizosaccharomyces pombe"Mol.Biol.Cell. 14. 3617-3627 (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] Murakami H.et al.: "Correlation between premeiotic DNA replication and chromatin transition at yeast recombination initiation sites"Nucleic Acids Research. 31. 4085-4090 (2003)
• [Publications] 太田邦史: "クロマチンと遺伝子機能制御(堀越正美編)における「相同組換えとクロマチン構造」"シュプリンガーフェアラーク東京. 270 (2003)
• [Publications] Pecina A et al.: "Target stimulation of meiotic recombination"Cell. 111. 173-184 (2002)
• [Publications] Farah JA et al.: "A 160-bp palindrome is a Rad50.Rad32-dependent mitotic recombination hotspot in Schizosaccharomyces pombe"Genetics. 161. 461-468 (2002)
• [Publications] Watanabe K et al.: "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. 1. 200-212 (2002)
• [Publications] Umezu K: "Structural analysis of aberrant chromosomes that occur spontaneously in diploid Saccharomyces cerevisiae : Retrotransposon Ty1 plays a crucial role in chromosomal rearrangements"Genetics. 160. 97-110 (2002)
• [Publications] Ajima J et al.: "Elevated incidence of loss of heterozygosity (LOH) in an sgs1 mutant of Saccharomyces cerevisiae : Roles of yeast RecQ helicase in suppression of aneuploidy, interchromosomal rearrangement, and the simultaneous incidence of both events during mitotic growth"Mutation Research. 504. 157-172 (2002)
• [Publications] Yoshida J: "Positive and negative involvement of homologous recombination in chromosome maintenance of diploid Saccharomyces cerevisiae"Genetics. (in press). (2003)
• [Publications] J.A. Farah, E. Hartsuiker, K. Mizuno, K. Ohta, G. R. Smith: "A 160 bp palindrome is a Rad50 .Rad32-dependent recombination hotspot in S. pombe"Genetics. (印刷中). (2002)
• [Publications] K. Umezu, M. Hiraoka, M. Mori, H. Maki: "Structural analysis of aberrant chromosomes that occur spontaneously in diploid Saccharomyces cerevisiae : Retrotransposon Ty1 plays a crucial role in chromosomal rearrangements"Genetics. 160. 97-110 (2002)
• [Publications] K. Mizuno, T. Hasemi, T., …, K. Ohta: "Counteracting regulation of chromatin remodeling at a fission yeast CRE-related recombination hotspot by SAPK, cAMP-dependent kinase, and meiosis regulators"Genetics. 159. 1467-1478 (2001)
• [Publications] K.N. Smith., A. Penker, K. Ohta, F. Klein, A. Nicolas: "B-type cyclins CLB5 and CLB6 control the initiation of recombination and synaptonemal complex formation in yeast meiosis"Current Biol.. 11. 88-97 (2001)
• [Publications] M.E. Fox, T. Yamada, K. Ohta, G.R. Smith: "A Family of CRE-related DNA Sequences with Meiotic Recombination Hotspot Activity in Schizosaccharomyces pombe"Genetics. 156. 59-68 (2001)
• [Publications] K.N.Smith et al.: "B-type cyclins CLB5 and CLB6 control the initiation of recombination and synaptonemal complex formation in yeast meiosis"Current Biol.. (in press). (2001)
• [Publications] M.E.Fox et al.: "A Family of CRE-related DNA Sequences with Meiotic Recombination Hotspot Activity in Schizosaccharomyces pombe"Genetics. 156. 59-68 (2000)
• [Publications] A.Miyajima et al.: "Sgs1 helicase activity is required for mitotic but apparently not for meiotic functions."Mol Cell Biol.. 20(17). 6399-6409 (2000)
• [Publications] M.Hiraoka et al.: "Spontaneous loss of heterozygosity in diploid saccharomyces cerevisiae cells"Genetics. 156. 1531-1548 (2000)
• [Publications] Yamada, T., et al.: "p97 ATPase, an ATPase involved in membrane fusion, interacts with DNA unwinding factor (DUF) that functions in DNA replication"FEBS letters. 446. 287-291 (2000)
• [Publications] Ohta, K., et al.: "Competitive inactivation of a double-strand DNA break site involves parallel suppression of meiosis induced changes in chromatin configuration"Nucleic Acids Res.. 27. 2175-2180 (1999)
• [Publications] Okuhata, K. et al.: "A DNA untwisting factor involved in DNA replication in Xenopus embryo"Curr. Biol.. 9. 341-350 (1999)