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

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11480212
• 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): 小林 和夫 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス, 助手 (70324978) ; 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) ; 守家 茂紀 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)
• Keywords: 枯草菌 / 複製開始 / DnaA / 細胞周期 / フローサイトメトリー / 染色体分離 / シス配列 / FISH

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。
染色体複製の開始段階における制御は細胞周期全体の中でもとりわけ重要であるにも拘らず、まだ明らかになっていない。大腸菌では、DnaA蛋白質濃度がその厳密な制御の中心的因子として考えられていることから、枯草菌においてもこの可能性を検証した。その結果、DnaA量が増加すると、複製開始時期も早くなることが分かった。しかし、その効果は大腸菌と比較すると小さく、またdnaA-dnaAオペロンの転写制御の様式がかなり異なることから、大腸菌で提唱されているモデルは枯草菌に適用されにくいことも明らかとなった。(J. Bacteriol.に掲載)
細菌における染色体分配の研究はまだ始まったところであり、その分子機構はほとんど解明されていない。本研究では、枯草菌を用いて、正確な染色体分離に必須な染色体DNA上の配列を初めて同定した。面白いことに、2つの配列が正確な染色体の分離のために必要で、その内の一つは複製開始点と重なっていた。複製開始がプラスミドの複製系に依存する菌株を作製し、その複製開始点領域の細胞内分布をFISHで解析すると、それらは細胞内にランダムに分布していた。ところが、この複製開始点近傍に本研究で同定した2つの配列を付加すると、この領域は細胞両極近くに規則正しく局在するようになった。これらの結果は、本研究で同定した2つの配列が、複製開始点を細胞内に規則正しく配置することによって、正確な染色体の分離に貢献していることを示唆している。(Mol. Microbiol. に投稿中)

Research Products

• [Publications] Ogura, Y.: "Autoregulation of the dnaA-dnaN operon and effects of DnaA protein levels on replication initiation in Bacillus subtilis"J. Bacteriol. 183・6. 3833-3841 (2001)
• [Publications] Lemon, K.P.: "Bacillus subtilis and Its Closest Relatives : from Genes to Cells"ASM Press. 629 (2002)