枯草菌細胞周期を制御する因子の細胞内動態と因子間相互作用の解析

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11480212
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 小笠原 直毅 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 教授 (10110553)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 朝井 計 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 助手 (70283934) ; 守家 成紀 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 助教授 (40191051) ; 笠原 康裕 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 助手 (20273849)
• Keywords: 枯草菌 / 複製開始 / 細胞内局在 / GFP / DnaA / SpoOJ / 細胞周期

Research Abstract

本研究の目的は、枯草菌の細胞周期を構成する染色体複製、染色体分配や細胞分裂に関与する因子の細胞内動態を細胞生物学的手法を用いて調べ、細胞周期進行に伴うその時間的、空間的変化を解析すると共にこれらの因子間の相互作用も解析し、細菌における細胞周期制御の全体像を明らかにすることである。
今年度は、枯草菌の染色体複製に関わる因子の細胞内動態と因子間相互作用を集中的に解析した。細菌の染色体複製では、その開始制御が細胞周期制御を理解する上で最も重要であることが既に知られている。そこで、枯草菌染色体の複製開始に必須な蛋白質DnaA,DnaB,DnaIの細胞内分布を免疫蛍光顕微鏡法で調べた。その結果、細菌染色体の複製開始に普遍的に必須なDnaAは細胞質に均一に存在するのに対し、DnaB,DnaIは細胞内に局在することが分かった。複製開始点の細胞内動態は、この領域と特異的に結合するSpoOJ蛋白質の動態を指標にして調べた。この蛋白は緑色蛍光蛋白質(GFP)との融合を利用して検出した。細胞内でSpoOJ-GFPとDnaB,DnaIを同時に検出した結果、SpoOJ-GFPが倍化する時期(すなわち複製開始時期)にこれらの複製開始蛋白は染色体の端に局在する傾向のあることが分かった。また、複製が同調的に起きる系を用いて検討した結果、SpoOJ-GFPは染色体の端で倍化することも分かった。さらに、複製装置を構成する因子、DnaX、もGFPとの融合を利用して調べると、複製開始時期(フローサイトメトリーで複製開始時期を同定)に染色体の端に局在することが明らかになった。これらの結果は、枯草菌染色体の複製はその端で起きることを示している。また、酵母2ハイブリッド系を用いて複製開始蛋白質間の相互作用を調べた結果、DnaIはDNAへリカーゼであるDnaCと強く相互作用することが分かった。これらの結果は、Mol.Microbiol.に投稿して受理され、またその一部は蛋白質 核酸 酵素に掲載された。

Research Products

• [Publications] 仁木宏典他: "細菌における分子細胞生物学の新展開"蛋白質 核酸 酵素. 45・2. 153-163 (2000)
• [Publications] Imai,Y.et al.: "Subcellulor localization of DNA-initiation proteins of Bacillus subtilis:Evidence that chromosome replication begins・・・"Molecular Microbiology. (印刷中). (2000)