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バクテリアの核様体形成を促進するrDNA領域の分子機能

Publicly Offered Research

Project AreaFunctions of non-coding DNA region for genome integrity
Project/Area Number 26114717
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionNational Institute of Genetics

Principal Investigator

仁木 宏典  国立遺伝学研究所, 系統生物研究センター, 教授 (70208122)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥11,050,000 (Direct Cost: ¥8,500,000、Indirect Cost: ¥2,550,000)
Fiscal Year 2015: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Fiscal Year 2014: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Keywords核様体 / 染色体凝縮 / DNA / 分配 / コンデンシン / コヒーシン / SMC
Outline of Annual Research Achievements

枯草菌のリボソームRNA遺伝子はゲノム上に8個あり、その段階的な欠損変異株が作成されている。この変異株シリーズでは欠損と共に生育速度が低下するが、2コピーまでは核様体の形成に影響しない。1コピーになると核様体の形成に異常を起こし、この異常は枯草菌コンデンシンの欠損株と似た様相を呈した。この株にプラスミドからリボソームRNA遺伝子の相補を行う実験を行った。その結果、生育は回復するものの、核様体は異常なままであった。このことから、リボソームRNA遺伝子はrRNAを生産するためだけではなく、核様体の分離にシスに働くという新たな機能があることがわかった。さらに、その機能を発揮するためには、複製起点の近傍に位置することが重要であることが明らかになった。
リボソームRNA遺伝子の核様体の分離への寄与として、コンデンシンの結合場所としての機能が考えられた。実際に、リボソームRNA遺伝子を持つプラスミドを細胞から温和な条件で抽出すると、プラスミドだけのものより優位にコンデンシンが結合していた。コンデンシンが複製起点近くのリボソームRNA遺伝子に結合し、これらが凝縮することで核様体の分離が促進されるものと考えられる。
大腸菌コンデンシン複合体のSmcコアユニットであるMukBタンパク質を生成し、DNAのトポロジーに依存した結合活性を測定した。その結果、一本鎖でしかも環状DNAに対して特異的な結合活性があることが明らかになった。これまでコンデンシンは一本鎖DNA結合活性があることは知られていたが、さらにトポロジカルな結合があることが初めて明らかとなった。
以上の結果から、コンデンシンは転写が盛んでそのため一本鎖DNA状態を取りやすい遺伝子、すなわちリボソームRNA遺伝子に特異的にトポロジカルに結合し、DNAの凝縮を担うと考えられる。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2016 2015 2014

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (3 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Growth and sporulation defects in Bacillus subtilis mutants with a single rrn operon can be suppressed by amplification of the rrn operon2016

    • Author(s)
      Yano, K., Masuda, K., Akanuma, G., Wada, T., Matsumoto, T., Shiwa, Y., Ishige, T., Yoshikawa, H., Niki, H., Inaoka, T.,& Kawamura, F
    • Journal Title

      Microbiology

      Volume: 162 Issue: 1 Pages: 35-45

    • DOI

      10.1099/mic.0.000207

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Schizosaccharomyces japonicus: the fission yeast is a fusion of yeast and hyphae2014

    • Author(s)
      NIKI, H
    • Journal Title

      Yeast

      Volume: 31 Issue: 3 Pages: 83-90

    • DOI

      10.1002/yea.2996

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] バクテリアのrRNA遺伝子の新奇の機能-複数コピーのrRNA遺伝子の核様体分離への寄与2015

    • Author(s)
      矢野晃一、仁木宏典
    • Organizer
      第23回DNA複製・組換え・修復ワークショップ
    • Place of Presentation
      焼津市
    • Year and Date
      2015-10-19
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] バクテリアのrRNA遺伝子の新たな役割-複製新生鎖分離のための染色体凝縮への寄与2015

    • Author(s)
      仁木 宏典
    • Organizer
      日本遺伝学会
    • Place of Presentation
      東北大学
    • Year and Date
      2015-09-24
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] リボソームRNA遺伝子の新たな機能:枯草菌の核様体分離には複数コピーのリボソームRNA遺伝子が必要である2015

    • Author(s)
      矢野晃一、仁木宏典
    • Organizer
      2015年度グラム陽性菌ゲノム機能会議
    • Place of Presentation
      大津市
    • Year and Date
      2015-08-27
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Book] 14章 バクテリアにおける非コードDNA領域 (ゲノムを司るインターメア、小林 武彦 編)2015

    • Author(s)
      仁木 宏典
    • Total Pages
      235
    • Publisher
      化学同人
    • Related Report
      2015 Annual Research Report

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Published: 2014-04-04   Modified: 2018-03-28  

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