細胞周期における染色体複製ライセンス化因子の制御機構の解析

• Project/Area Number: 16026233
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 西谷 秀男 九州大学, 大学院医学研究院, 助手 (40253455)
• Project Period (FY): 2004 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥3,700,000 (Direct Cost: ¥3,700,000); Fiscal Year 2005: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000); Fiscal Year 2004: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
• Keywords: DNA / 複製 / Cdt1 / Geminin / 分解 / ライセンス化 / ユビキチン

Research Abstract

細胞周期において、染色体の複製が正確に、そして一回のみ行われることにより遺伝情報が維持される。我々は、分裂酵母においてライセンス化因子Cdc18とCdt1の高発現が、過剰複製を起こすことを発見した。さらに、ヒト細胞においても、Cdt1を高発現すると、4C以上のDNAを有す細胞が誘導されることを示した。そこで、Cdt1タンパク質の分解制御が、ゲノムの維持において重要な働きをしていると考え、その分解機構の解明を行い、次のような結果を得た。
1)、細胞周期のS期に入ると、Cdt1はユビキチン-プロテアソーム系により分解される。Cdt1のN末100アミノ酸を持つ領域を9myc融合タンパク質として発現すると、本来なら安定な9mycタンパク質が、S期で分解されるようになり、この領域をせばめていくことにより、N末に分解に関わるドメインが2カ所存在することを明らかにした。ドメイン1は、最初の10アミノ酸を含む領域で、ドメイン2は、約20-100アミノ酸を含む領域である。
2)、各ドメインを認識してユビキチン化に関与する酵素E3を明らかにするため、各種E3に対するsiRNAを導入することにより、ドメイン1にはDDB1-Cul4が、ドメイン2には、SCF-Skp2が関与することを明らかにした。また、DDB1-Cul4系は、S期のみ機能するが、SCF-Skp2は、S期のみならずG2期においても機能することを見いだした。
3)、Cdt1は、UV照射などのDNA損傷を受けたときも速やかに分解される。この分解には、ドメイン1を認識するDDB1-Cul4系によることを明らかにした。
4)、DNA複製時やDNA損傷後のDDB1-Cul4系による分解には、Cdt1のN末に結合するPCNAが関わることを明らかにした。

Research Products

• [Journal Article] Loss of RanGEF/Pim1 activity abolishes the orchestration of Ran-mediated mitotic cellular events in S.pombe. (2006)
  • Author(s): Hirose E. et al.
  • Journal Title: Genes Cells 11(1) Pages: 29-46
• [Journal Article] Expression of Licensing factors Cdt1 and Geminin in human colon Cancer (2005)
  • Author(s): Bravou V. et al.
  • Journal Title: Int J Oncol 27(6) Pages: 1511-1518
• [Journal Article] Overexpression of the Replication Licensing Regulators hCdt1 and hCdc6 Characterizes a Subset of Non-Small-Cell Lung Carcinomas (2004)
  • Author(s): Karakaidos P. et al.
  • Journal Title: Am J Pathol. 165(4) Pages: 1351-1365
• [Journal Article] Cdt1 and Geminin are down-regulated upon cell cycle exit and are overexpressed in cancer-derived cell lines. (2004)
  • Author(s): Xouri G. et al.
  • Journal Title: Eur J Biochem. 271 Pages: 3368-3378
• [Journal Article] Proteolysis of DNA replication licensing factor Cdt1 in S-phase is performed independently of Geminin through its N-terminal region (2004)
  • Author(s): Nishitani H. et al.
  • Journal Title: J Biol.Chem. 279 Pages: 30807-30816
• [Journal Article] Cdt1 phosphorylation by cyclin A-dependent kinases negatively regulates its function without affecting geminin binding. (2004)
  • Author(s): Sugimoto N. et al.
  • Journal Title: J Biol.Chem. 279 Pages: 19691-19697
• [Journal Article] Two E3 ubiquitin ligases, SCF-Skp2 and DDB1-Cul4, target human Cdt1 for proteolysis
  • Author(s): Nishitani H. et al.
  • Journal Title: EMBO J (in press)
• [Book] 細胞周期イラストマップ:DNA複製のライセンス化制御 (2005)
  • Author(s): 西谷 秀男
  • Publisher: 羊土社