出芽酵母VDEエンドヌクレアーゼによる遺伝子ホーミングの研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10216203
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (B)
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 大矢 禎一 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助教授 (20183767)
• Keywords: 遺伝子ホーミング / 利己的遺伝子 / ホーミングエンドヌクレアーゼ / VDE

Research Abstract

Saccharomyces cerevisiaeの第四染色体上にあるVMA1遺伝子中には、細胞全体との協調を図らず、自己の遺伝子を残すためだけに存在する利己的遺伝子が挿入されている。この利己的遺伝子産物(VDE:VMA1-derived endonuclease)は、自己遺伝子が挿入されていないVMA1遺伝子の、挿入されるべき箇所を認識・切断し遺伝子ホーミングする部位特異的エンドヌクレアーゼである。興味深いことに、VDEには、もう一つの重要な機能がある。VDEはVma1との融合蛋白質として翻訳された後、自分自身を自己触媒的に切り出し、無傷のVDEとVma1蛋白質をつくり出す。この現象を蛋白質スプライシングという。
このように遺伝子ホーミングと蛋白質スプライシングという二つのユニークな機能を持つVDEは、立体構造上、大きく二つのドメインに分けられる。蛋白質スプライシング機能に必須な残基が集中しており、シート構造が主であるdomain Iと、エンドヌクレアーゼの活性中心残基がある球状のdomain IIである。我々は蛋白質スプライシングに関与する残基の集中しているdomain Iにおいて、蛋白質スプライシングではなく、遺伝子ホーミングに重要な役割を果たしているアミノ酸残基を見い出した。domain Iの塩基性アミノ酸残基のうち4つについてそれぞれをアラニンに置換したところ、蛋白質スプライシングには変異の影響がなかったものの、遺伝子ホーミングの頻度が野生型にくらべて低下していた。この4つの塩基性アミノ酸は、立体構造上互いに近傍で一列に並んでおり、DNAのリン酸基骨格を介した基質の認識あるいは結合に関わっているものと考えられる。

Research Products

• [Publications] Homma, K.: "Phosphatidylinositol-4-Phosphate 5-Kinase Localized on the Plasma Membrane Is Essential for Yeast Cell Morphogenesis" J.Biol.Chem.273. 15779-15786 (1998)
• [Publications] Sekiya, -K.M.: "Identification of Functional Connections between Calmodulin and the Yeast Actin Cytoskeleton." Genetics. 150. 43-58 (1998)
• [Publications] Okano, H.: "Importance of Phenylalanine Residues of Yeast Calmodulin for Target Binding and Activation." J.Biol.Chem.273. 26375-26382 (1998)
• [Publications] Caplin.B.E.: "Amino Acid Residues That Define Both the Isoprenoid and CAAX Preferences of the Saccharomyces cerevisiae Protein Famesyltransferase." J.Biol.Chem.273. 9472-9479 (1998)
• [Publications] Helliwell, S.B.: "The RHO1 effector PKC1, but not BNI1, mediates signalling from TOR2 to the actin cytoskeleton." Curr.Biol.22. 1211-1214 (1998)