Mechanism of gene amplification and its function in microorganisms

• Project/Area Number: 18207013
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Molecular biology
• Research Institution: National Institute for Basic Biology
• Principal Investigator: HORIUCHI Takashi National Institute for Basic Biology, ゲノム動態研究部門, 教授 (60108644)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): JOHZUKA Katuki 基礎生物学研究所, ゲノム動態研究部門, 助教 (40291893) ; WATANABE Takaaki 基礎生物学研究所, ゲノム動態研究部門, 助教 (20421365) ; KOBAYASHI Takehiko 国立遺伝学研究所, 細胞遺伝研究部門, 教授 (40270475)
• Project Period (FY): 2006 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥49,270,000 (Direct Cost: ¥37,900,000、Indirect Cost: ¥11,370,000); Fiscal Year 2008: ¥16,380,000 (Direct Cost: ¥12,600,000、Indirect Cost: ¥3,780,000); Fiscal Year 2007: ¥15,860,000 (Direct Cost: ¥12,200,000、Indirect Cost: ¥3,660,000); Fiscal Year 2006: ¥17,030,000 (Direct Cost: ¥13,100,000、Indirect Cost: ¥3,930,000)
• Keywords: 遺伝子情報複製 / 転写装置 / 再編 / 制御 / 遺伝子増幅 / リボソームRNA遺伝子 / がん遺伝子 / ダブルローリングサークル複製(DRCR) / Cre-lox / コンデンシン / 遺伝子進化 / ダブルローリングサークル複製 / 複製阻害部位(RFB) / リボゾームRNA遺伝子 / リピート構造 / Fob1タンパク質 / RFB(複製フォーク阻害部位)

Research Abstract

生物界での代表的な2種類の遺伝子増幅機構(一つはリボソームRNA遺伝子(rDNA)、他はガン遺伝子)について、前者は既に増幅機構を明らかにしているため、ここでは増幅された多コピー遺伝子の維持機構について、後者については増幅機構について出芽酵母を用いて明らかにした。さらに遺伝子増幅の遺伝子進化への関与の可能性を探るため、大腸菌を用いてミクロ遺伝子進化系を確立して調べたところ、遺伝子増幅以外に、集団内で複数の変異(挿入配列の挿入や点突然変異)が独立して起こり、その間での増殖速度の競争と選択が起こることを明らかにした。

Research Products

• [Journal Article] (2009)
  • Author(s): Johzuka, Horiuchi
  • Journal Title: Mol Cell 34 Pages: 26-35
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The cis element and factors required for condensin recruitment to chromosomes (2009)
  • Author(s): Johzuka K, Horiuchi T
  • Journal Title: Molecular Cell 34 Pages: 26-35
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] (2007)
  • Author(s): Johzuka, Horiuchi
  • Journal Title: Genes Cells 12 Pages: 759-771
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] (2007)
  • Author(s): Ganlay, Kobayashi
  • Journal Title: Genome Research 17 Pages: 184-191
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] (2007)
  • Author(s): Cui, T., Moro-oka, N., Ohsumi, K., Kodama, K., Ohshima, T., Ogasawara, N., Mori, H., Wanner, B., Niki, H., Horiuchi, T.
  • Journal Title: EMBO Rep 8 Pages: 181-187
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] E.coli with a linear genome (2007)
  • Author(s): Cui, et. al.
  • Journal Title: EMBO Rep 8 Pages: 181-187
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] (2007)RNA polymerase I transcription obstructs condensin association with 35S rRNA coding regions and can cause contraction of long repeat in Saccharomyces cerevisiae (2007)
  • Author(s): Johazuka, Horiuchi
  • Journal Title: Genes Cells 12 Pages: 759-771
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] E. coli with a linear genome. (2007)
  • Author(s): Cui, Tその他(9名)
  • Journal Title: EMBO Rep 8 Pages: 181-187
• [Journal Article] Highly efficient concerted evolution in the ribosomal DNA repeats : total rDNA repeat variation revealed by whole-genome shotgun sequence data. (2007)
  • Author(s): Ganley A., Kobayashi T.
  • Journal Title: Genome Research 17 Pages: 184-191
• [Journal Article] (2006)
  • Author(s): Inagaki, S., Suzuki, T., Ohto, M., Urawa, H., Horiuchi, T., Nakamura, K., Morikamid, A.
  • Journal Title: Plant Cell 18 Pages: 879-892
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] (2006)
  • Author(s): Johzuka, K., Terasawa, M., Ogawa, H., Ogawa, T., Horiuchi, H.
  • Journal Title: Mol Cell Biol 26 Pages: 2226-2236
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] (2006)
  • Author(s): Hayashi, K., Morooka, N., Yamamoto, Y., Fujita, K., Isono, K., Choi, S., Ohtsubo, E., Baba, T. Wanner, B.L., Mori H., Horiuchi, T.
  • Journal Title: Mol Systems Biol 100049
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] (2006)
  • Author(s): Riley, M., Abe, T., Arnaud, M.B., Berlyn, M.K., Blattner, F.R., Chaudhuri, R R., Glasner, J.D., Horiuchi, T., Keseler, I.M., Kosuge1, T., Mori, H., Perna, N.T., Plunkett III, G., Rudd, K.E., Serres, M.H., Thomas, G.H., Thomson, N.R., Wishart, D., Wanner, B.L.
  • Journal Title: Nucleic Acids Res. 34 Pages: 1-9
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Highly accurate genome sequences of Escherichia coli K-12 strains MG1655 and W3110. (2006)
  • Author(s): Hayashi, K.その他(9名)
  • Journal Title: Mol. Systems Biol. doi:10.1038 msb100049
• [Journal Article] Condensin loaded onto the replication fork barrier site in ribosomal DNA (rDNA) repeats during S-phase in a FOB1-dependent fashion to prevent contraction of a long repeats in S.cerevisiae. (2006)
  • Author(s): Johzuka, K.その他(4名)
  • Journal Title: Mol. Cell. Biol. 26 Pages: 2226-2236
• [Presentation] コンデンシン結合のシス配列とその結合の分子機構 (2008)
  • Author(s): 定塚勝樹
  • Organizer: BMB2008
  • Place of Presentation: ポートピアホテル(兵庫)
  • Year and Date: 2008-12-11
• [Presentation] 対数増殖機と減数分裂期におけるrDNAとセントロメア領域を中心としたコンデンシンの局在変化 (2008)
  • Author(s): 板津昌子、定塚勝樹
  • Organizer: BMB2008
  • Place of Presentation: ポートピアホテル(兵庫)
  • Year and Date: 2008-12-11
• [Presentation] The cis element and factors required for condensin recruitment to chromosomes (2008)
  • Author(s): 定塚勝樹
  • Organizer: International 3R symosium 2008
  • Place of Presentation: ヤマハリゾートつま恋(静岡)
  • Year and Date: 2008-10-28
• [Presentation] コンデンシン結合のシス配列とその結合の分子機構 (2008)
  • Author(s): 定塚勝樹、堀内嵩
  • Organizer: 酵母遺伝学フォーラム第41回研究報告会
  • Place of Presentation: 北海道大学(北海道)
  • Year and Date: 2008-09-10
• [Presentation] コンデンシンが結合するシス配列とその結合の分子機構 (2008)
  • Author(s): 定塚勝樹、堀内嵩
  • Organizer: 日本遺伝学会第80回大会
  • Place of Presentation: 名古屋大学(愛知)
  • Year and Date: 2008-09-04
• [Presentation] キシリトール資化能力を指標とした大腸菌K12株を用いたミクロ進化実験 (2008)
  • Author(s): 児玉顕一、堀内嵩
  • Organizer: 日本遺伝学会第80回大会
  • Place of Presentation: 名古屋大学(愛知)
  • Year and Date: 2008-09-04
• [Presentation] 大腸菌線状ゲノム分配の観察 (2008)
  • Author(s): 諸岡直樹、崔泰林、堀内嵩
  • Organizer: 日本遺伝学会第80回大会
  • Place of Presentation: 名古屋大学(愛知)
  • Year and Date: 2008-09-04
• [Presentation] 誘導可能な新規遺伝子増幅系の開発 (2008)
  • Author(s): 渡邊孝明、堀内嵩
  • Organizer: 日本遺伝学会第80回大会
  • Place of Presentation: 名古屋大学(愛知)
  • Year and Date: 2008-09-04
• [Presentation] 大腸菌線状ゲノム分配の観察 (2008)
  • Author(s): 諸岡直樹、崔泰林、堀内嵩
  • Organizer: 第5回21世紀大腸菌研究会
  • Place of Presentation: 藤枝エミナース(静岡)
  • Year and Date: 2008-07-29
• [Presentation] Condensinが特異的に結合するDNA領域とその結合機構 (2008)
  • Author(s): 定塚 勝樹
  • Organizer: 平成20年度蛋白研セミナー
  • Place of Presentation: 大阪大学・蛋白質研究所
  • Year and Date: 2008-03-14
• [Presentation] 酵母CondensinとrDNA領域にある複製フォーク停止部位(RFB)との特異的結合機構 (2008)
  • Author(s): 定塚 勝樹、堀内 嵩
  • Organizer: 2007年度組換え・複製合同ワークショップ
  • Place of Presentation: ラフォーレ修善寺
  • Year and Date: 2008-03-05
• [Presentation] 出芽酵母コンデンシンと複製フォーク停止部位(RFB)との結合機構 (2008)
  • Author(s): 定塚 勝樹、堀内 嵩
  • Organizer: 第25回染色体ワークショップ
  • Place of Presentation: 湯河原厚生年金会館
  • Year and Date: 2008-02-01
• [Presentation] 染色体の凝縮と分配におけるCondensinの作用機序 (2008)
  • Author(s): 定塚 勝樹
  • Organizer: 第一回染色体サイクル公開領域会議
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2008-01-08
• [Presentation] 対数増殖期と減数分裂期におけるrDNAとセントロメア領域を中心としたコンデンシンの局在変化 (2008)
  • Author(s): 板津昌子、堀内嵩、定塚勝樹
  • Organizer: 第31回分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] コンデンシン結合のシス配列とその結合の分子機構 (2008)
  • Author(s): 定塚勝樹、堀内嵩
  • Organizer: 第31回分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] Gene amplification can be induced under the excessive silencing by the over expression of Sir2p and Sir3p in Saccharomyces cerevisiae (2008)
  • Author(s): 岡本治子、渡邊孝明、堀内嵩
  • Organizer: 第31回分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] コンデンシンが結合するシス配列とその結合の分子機構 (2008)
  • Author(s): 定塚勝樹、堀内嵩
  • Organizer: 遺伝学会80回大会
  • Place of Presentation: 名古屋
• [Presentation] 大腸菌線状ゲノム分配の観察 (2008)
  • Author(s): 諸岡直樹、崔泰林、堀内嵩
  • Organizer: 遺伝学会80回大会
  • Place of Presentation: 名古屋
• [Presentation] キシリトール資化能力を指標とした大腸菌K12を用いたミクロ進化実験 (2008)
  • Author(s): 児玉顕一、堀内嵩
  • Organizer: 遺伝学会80回大会
  • Place of Presentation: 名古屋
• [Presentation] 誘導可能な新規遺伝子増幅系の開発 (2008)
  • Author(s): 渡邊孝明、堀内嵩
  • Organizer: 遺伝学会80回大会
  • Place of Presentation: 名古屋
• [Presentation] Cre-lox系を利用した出芽酵母による新規遺伝子増幅系の開発 (2007)
  • Author(s): 渡辺 孝明、堀内 嵩
  • Organizer: 2007日本分子生物学会・生化学会合同大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2007-12-13
• [Presentation] 酵母コンデンシンとrDNAリピートにある複製フォーク停止部位(RFB)との結合機構 (2007)
  • Author(s): 定塚 勝樹、堀内 嵩
  • Organizer: 2007日本分子生物学会・生化学会合同大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2007-12-12
• [Presentation] 出芽酵母コンデンシンのリボソームRNA遺伝子領域への結合機構 (2007)
  • Author(s): 定塚 勝樹、堀内 嵩
  • Organizer: 2007日本遺伝学会
  • Place of Presentation: 岡山大学
  • Year and Date: 2007-09-21
• [Presentation] キシリトール資化能力を獲得しうる大腸菌を用いたミクロ進化実験の試み (2007)
  • Author(s): 児玉 顕一、堀内 嵩
  • Organizer: 2007日本遺伝学会
  • Place of Presentation: 岡山大学
  • Year and Date: 2007-09-20
• [Presentation] RNA polymerase I transcription obstructs condensin associaflon with 35S rRNA coding regions and can cause contraction of long repeat in Saccharomyces cerevisiae (2007)
  • Author(s): Johzuka K, Horiuchi T
  • Organizer: 16th Intemational Chromosome Conference
  • Place of Presentation: The Amsterdam RAi Exhibition and Congress Centre
  • Year and Date: 2007-08-27
• [Presentation] RNA polymerase I transcription obstructs condensin association with 35S rRNA coding regions and can cause contraction of long repeat in Saccharomyces cerevislae (2007)
  • Author(s): Johzuka K, Horiuchi T
  • Organizer: Gordon Research Conference
  • Place of Presentation: University of New England ME,USA
  • Year and Date: 2007-08-13
• [Presentation] Cre-loxを利用した出芽酵母による新規遺伝子増幅系の開発 (2007)
  • Author(s): 渡邊孝明、堀内嵩
  • Organizer: 第30回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸
• [Presentation] 酵母コンデンシンとrDNAリピートにある複製フォーク停止部位(RFB)との結合機構 (2007)
  • Author(s): 定塚勝樹、堀内嵩
  • Organizer: 第30回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸
• [Presentation] キシリトール資化能力を獲得する大腸菌K12株を用いたミクロ進化実験の試み (2006)
  • Author(s): 児玉顕一、堀内嵩
  • Organizer: 遺伝学会79回大会
  • Place of Presentation: 岡山
• [Presentation] Keep the condensin association site our of the RNA polymerase I transcription zone: a novel task of replication fork barrier to maintain long rDNA repeat securely (2006)
  • Author(s): 定塚勝樹、堀内嵩
  • Organizer: 第29回分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 京都
• [Presentation] Transcription-mediated hyper- recombination in HOT1 (2006)
  • Author(s): 芹澤直美、堀内嵩、小林武彦
  • Organizer: 第29回分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 京都
• [Remarks]
  • URL: http://www.nibb.ac.jp/sections/horiuchi.html
• [Remarks]
  • URL: http://www.nibb.ac.jp/gene2/index.html
• [Patent(Industrial Property Rights)] 遺伝子増幅 (2006)
  • Inventor(s): 堀内嵩、渡邊孝明
  • Industrial Property Rights Holder: 大学共同利用法人自然科学研究機構
  • Filing Date: 2006