細胞周期における染色体DNA複製の高次制御機構

• Project Area: Cell Proliferation Control
• Project/Area Number: 22019039
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: National Institute of Genetics
• Principal Investigator: 田中 誠司 国立遺伝学研究所, 細胞遺伝研究系, 助教 (50263314)
• Project Period (FY): 2010 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥5,700,000 (Direct Cost: ¥5,700,000); Fiscal Year 2011: ¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000); Fiscal Year 2010: ¥2,900,000 (Direct Cost: ¥2,900,000)
• Keywords: 細胞周期 / 染色体DNA複製 / 時間的制御プログラム / 複製開始

Research Abstract

真核細胞において、染色体DNA複製は多数の複製起点から起きる。ゲノムに散らばって多数存在する複製起点の選択、複製起点活性化のタイミングやその核内配置は発生や分化の過程で著しく変化し、DNA複製の制御機構が多様で複雑かつ柔軟性を持ったシステムであることを示しているが、その制御システムの背後にどのような分子基盤があり、またそういった現象が生物にとってどのような意味を持つのかといった点については未だに不明なままである。本研究では出芽酵母をモデル系として用いて、DNA複製起点活性化の時間的制御プログラムの分子レベルでの実態の解明を目指した。平成23年度の研究では、DNA複製開始過程に関わるいくつかの因子の細胞内でのタンパク質分子数が、複製起点となるDNA領域の数よりもかなり少なく、これらの因子の特異的な分配・結合がタイミング制御の実体と関連があることを示した。また、このような変化は特定の複製起点でのみ起きるわけではなく、ゲノムワイドに起きていることも次世代シークエンサーを用いた解析から示した。さらに、これらの因子の特異的な分配に、染色体DNA複製開始を司るタンパクキナーゼであるDDK(Dbf4-dependent kinase)が関与していることを見いだした。高等動物細胞でも、特定の複製開始因子のコピー数が少ないこと等が報告され始めており、本研究の成果は、今後多細胞真核生物の発生・分化の過程で変化するDNA複製起点の制御プログラムを理解していくための第一歩となるものである。

Research Products

• [Journal Article] Multiple regulatory mechanisms to inhibit untimely initiation of DNA replication are important for stable genome maintenance (2011)
  • Author(s): Tanaka, S. and Araki, H
  • Journal Title: PLoS Genet Volume: 7 Issue: 6 Pages: e1002136-e1002136
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1002136
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Origin association of Sld3, Sld7, and Cdc45 proteins is a key step for determination of origin-firing timing (2011)
  • Author(s): Tanaka, S., Nakano, R., Katou, Y., Shirahige, K. and Araki, H.
  • Journal Title: Curr. Biol Volume: 21 Issue: 24 Pages: 2055-2063
  • DOI: 10.1016/j.cub.2011.11.038
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Multiple Regulatory Mechanisms to Inhibit Untimely Initiation of DNA Replication Are Important for Stable Genome Maintenance. (2011)
  • Author(s): Tanaka, S.
  • Journal Title: PLoS Genetics Volume: 7(In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Regulation of the initiation step of DNA replication by cyclin-dependent kinases. (2010)
  • Author(s): Tanaka, S.
  • Journal Title: Chromosoma Volume: 119 Pages: 565-574
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Origin Association of Sld3, Sld7, andCdc45 Proteins is a Key Step for Determination of Origin-Firing Timing (2011)
  • Author(s): Seiji Tanaka
  • Organizer: 第34回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 横浜市(招待講演)
  • Year and Date: 2011-12-16
• [Presentation] DDK-dependent recruitment of Sld3, Sld7 and Cdc45 specifies the timing of origin-firing in the budding yeast Saccharomyces cerevisiae (2011)
  • Author(s): 田中誠司
  • Organizer: 第21回DNA複製・組換え・ゲノム安定性制御ワークショップ
  • Place of Presentation: 福岡県福津市
  • Year and Date: 2011-10-26
• [Presentation] DDK-dependent recruitment of Sld3, Sld7 and Cdc45 specifies the timing of origin-firing in budding yeast (2011)
  • Author(s): Seiji Tanaka
  • Organizer: Cold Spring Harbor Laboratory Meeting Eukaryotic DNA replication and genome maintenance
  • Place of Presentation: Cold Spring Harbor, NY, USA
  • Year and Date: 2011-09-10
• [Presentation] DDK-dependent recruitment of Sld3, Sld7 and Cdc45 specifies the timing of origin-firing in the budding yeast Saccharomyces cerevisiae (2011)
  • Author(s): 田中誠司
  • Organizer: 2011年関東東海DNA研究会
  • Place of Presentation: 長野県山形村
  • Year and Date: 2011-07-18
• [Presentation] Yeast initiation proteins, Sld3, Sld7 and Cdc45, specifies the timing of origin-firing (2011)
  • Author(s): Seiji Tanaka
  • Organizer: 6th UK-Japan Cell Cycle Workshop
  • Place of Presentation: Lake Windermere, UK
  • Year and Date: 2011-04-12
• [Presentation] CDKに依存した染色体DNA複製開始の分子機構 (2010)
  • Author(s): 荒木弘之
  • Organizer: 第33回 日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸市
  • Year and Date: 2010-12-09
• [Presentation] Temporal regulation of activation of replication origins in the budding yeast Saccharomyces cerevisiae. (2010)
  • Author(s): 田中誠司
  • Organizer: 第33回 日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸市
  • Year and Date: 2010-12-08
• [Presentation] Cdc7-Dbf4 kinase specifies early replication origins by regulating the association of low-abundant replication initiation factors in budding yeast. (2010)
  • Author(s): Seiji Tanaka
  • Organizer: 2010 3R (Replication, Recombination & Repair) Symposium
  • Place of Presentation: 富山市
  • Year and Date: 2010-10-28
• [Presentation] 真核生物におけるDNA複製制御機構とゲノム安定維持・高次複製制御機構 (2010)
  • Author(s): 田中誠司
  • Organizer: 酵母遺伝学フォーラム第43回研究報告会
  • Place of Presentation: 奈良市
  • Year and Date: 2010-09-11
• [Presentation] DNA複製制御機構とゲノム安定維持・高次複製制御機構 (2010)
  • Author(s): 田中誠司
  • Organizer: 2010年 関東東海DNA研究会
  • Place of Presentation: 神奈川県箱根町
  • Year and Date: 2010-09-06
• [Presentation] How early-firing origins are determined in budding yeast. (2010)
  • Author(s): Seiji Tanaka
  • Organizer: 2010 FASEB Summer Research Conferences "Yeast Chromosome Structure, Replication & Segregation"
  • Place of Presentation: Carefree, Arizona, USA
  • Year and Date: 2010-08-11
• [Remarks]
  • URL: http://www.nig.ac.jp/labs/MicGen/index.html
• [Remarks]
  • URL: http://www.nig.ac.jp/labs/MicGen/index.html