減数分裂期遺伝的組換えの分子機構の研究

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02044097
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 小川 英行 大阪大学, 理学部, 教授 (70028207)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): NANCY Kleckn ハーバード大学, 生化学分子生物学部, 教授 ; 桑原 秀 大阪大学, 理学部, 助手 (20234627) ; 小川 智子 大阪大学, 理学部, 講師 (80028208)
• Keywords: 遺伝的組換え / RAD51遺伝子 / DMC遺伝子 / RecA蛋白質との相同性 / 減数分裂期組換え欠損 / 減数分裂期特異的な転写促進 / 組換え二重鎖切断の修復欠損

Research Abstract

本研究による大きな成果が今年度得られた。即ち国際共同研究の成果を含む我々の論文と、相手側、ハ-バ-ド大学のKleckner博士の論文が続きとなって、この研究分野では最も評価の高い雑誌、Cellの5月1日号に掲載されることになった。我々の研究室では、減数分裂期遺伝的組換えの機構の解明のために、減数分裂期組換えに関与する多数の遺伝子の解析を進めきた。その中の一つ、RAD51遺伝子をクロ-ニングしてその塩基配列決定したところ、この遺伝子の作る蛋白質は我々が最初にその活性を発見した大腸菌のRecA蛋白質と極めて似たアミノ酸配列を持つことが解かった。大腸菌のRecA蛋白質は遺伝的組換え過程で中心的な働きをする。RecAのアミノ酸配列と極めて相同性の高い真核生物の遺伝子が見つかったのはこれが最初である。RAD51遺伝子の欠損株は、体細胞分裂期と減数分裂期いずれでも組換えができない。減数分裂期では、組換え反応の初期過程である二本鎖切断は起こるが、修復が行なわれず蓄積する。そしてその後の胞子の形成にも異常をきたす。しかし減数分裂期の途中で体細胞分裂期に戻すと今度は野生株と殆ど同じように組換え体を作ることができる。このことは減数分裂期でRAD51と同じ働きをする遺伝子の存在を示唆している。他方、Kleckner博士等は、減数分裂期に盛んに転写される遺伝子の一つ(DMC1)をクロ-ニングしてその構造を調べたところ、この遺伝子の作る蛋白質はRad51蛋白質とアミノ酸配列で75%共通であることが解かった。従って大腸菌のRecA蛋白質とも高い相同性を示した。DMC1遺伝子の欠損は体細胞分裂期にはなんの表現型もないが、減数分裂期ではRAD51遺伝子の欠損株と全く同じ性質を示す。これらの事実は、RAD51とDMC1が減数分裂期組換えでDNA

Research Products

• [Publications] A.Higashitasni,S.Tabata,T.Ogawa,H.Ogawa,M.Shibata and Y.Hotta: "ATP-independent strand transfer protein from murin spermatocytes,spermatids,and spermatozoa." Exp.Cell Res.186. 317-323 (1990)
• [Publications] M.Kojima,M.Suzuki,T.Morita,T.Ogawa,H.Ogawa and T.Tada: "Interaction of RecA protein with pBR322 DNA modified by N-hydroxy-2-acetylaminofluorene and 4-hydroxyaminoquinoline 1-oxide." Nucleic Acids Res.18. 2707-2714 (1990)
• [Publications] H.Ogawa and T.Ogawa: "Regulation in repressor inactivation by RecA protein." Adv.Biophysi.26. 33-49 (1990)
• [Publications] Horii,T.,Ozawa,N.,Ogawa,T.and Ogawa,H.: "Inhibitory effects of N-and C-terminal truncated Escherichia coli recA gene products on functions of the wild-type recA gene." J.Mol.Biol.223. 105-114 (1992)
• [Publications] Tateishi,S.Horii,T.,Ogawa,T.and Ogawa,H.: "C-terminal truncated Escherichia coli RecA protein RecA5327 has enhanced binding affinities to single-and double-stranded DNAs" J.Mol.Biol.223. 115-129 (1992)
• [Publications] Leem,S.and Ogawa,H.: "The MRE4 gene encodes a novel proteinkinase homologue required for meiotic recombination in Saccharomyces cerevisiae." Nucleic acids Res.20. 449-457 (1992)
• [Publications] Shinohara,A.,Ogawa,H.and Ogawa,T.: "Rad51 protein involved in repair and recombination in Saccharomycesa cerevisiae is a RecA-like protein." Cell. 59. (1992)
• [Publications] Ogawa,T.,Shinohara,A.,Ogawa,H.and Tomizawa,J.: "Functional structures of the RecA protein found by chimera analysis." J.Mol.Biol.(1992)
• [Publications] Ajimura,M.,Leem.S.and Ogawa,H: "Identification of new genes required for meiotic recombination(MRE)" Genetics. (1992)
• [Publications] Shigeru Kuwahara,Tadahiko Yoshima Jien-Nong Fong and Tomoko Ogawa: "Cloning of RAD55 gene and primary analysis on its gene product in Saccharomyces cerevisiae."
• [Publications] Shigeru Kuwahara and Tomoko Ogawa: "The novel phenotypes of meiotic recombination and synaptonemal complex formation in the rad55 nul mutant."
• [Publications] 小川 智子,小川 英行: "大腸菌SOS応答反応の分子機構" 蛋白質核酸酵素. 35. 893-904 (1990)
• [Publications] Bishop,D.K.,Park,D.,Xu,L.and Kleckner,N.: "A Meiosis-specific yeast homolog of bacterial recA required for meiotic recombination,synaptonemal complex formation and cell cycle progression." Cell. 69. (1992)
• [Publications] Bender,J.and Kleckner,N.: "IS10 transposase mutations that specifically alter target siste recognition" EMBO J.(1992)
• [Publications] Padmore,R.,Cao,L.,and Kleckner,N.: "Temporal comparison of recombinatin and synaptonemal complex formation during meiosis in S.cerevisiae." Cell. 66. 1239-1256 (1991)
• [Publications] Kleckner,N.: "Meiotic chromosome metabolism:one coherent view." Cold Spring Harbor Symp.56. (1992)
• [Publications] 小川 智子,小川 英行: "シリ-ズ分子生物学の進歩2.「DNA複製とその調節」“DNA組換え機構:RecA蛋白質の機能と構造"分担" 日本分子生物学会編丸善, 247-276 (1989)
• [Publications] 小川 智子: "新生化学実験講座2.核酸I:分離精製“密度勾配遠心法"分担" 日本生化学会編、東京化学同人, 53-80 (1991)