細胞の増殖と分裂を連携制御する新規チェックポイント機構

Research Project

Project/Area Number	00J01237
Research Category	Grant-in-Aid for JSPS Fellows
Allocation Type	Single-year Grants
Section	国内
Research Field	応用微生物学・応用生物化学
Research Institution	Hiroshima University
Research Fellow	須田雅子広島大学, 大学院・先端物質科学研究科, 特別研究員(DC1)
Project Period (FY)	2000 – 2003
Project Status	Completed (Fiscal Year 2002)
Budget Amount *help	¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000) Fiscal Year 2002: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000) Fiscal Year 2001: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000) Fiscal Year 2000: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords	細胞周期 / チェックポイント / 成長極性 / 蛋白合成阻害 / MAPK経路 / Wee1キナーゼ / 細胞質量
Research Abstract	生物個体を構成する細胞のサイズは、細胞種によって異なるが、そのサイズは厳密に制御されている。単細胞系・酵母の場合、通常の細胞周期過程で細胞サイズは分裂の度に減少することなく一定に保たれることから、size (or mass) controlの存在が示唆されてきたが、その実体は不明である。我々は、分裂酵母Schizosaccharomyces pombeを使って、細胞増殖と分裂との連携制御系の解析をとおし、cell mass controlの実体と思われる、新規チェックポイント機構に到達した。蛋白合成阻害の細胞周期進行への影響を詳細に調べた結果、細胞の全蛋白合成を約50%阻害する濃度の蛋白合成阻害剤を作用させると、S期の進行は阻害されないが、細胞周期間期(G1、G2期)が遅延することを見いだした。このG2期遅延には、Wee1(細胞周期エンジンCdc2キナーゼを負に制御するキナーゼ)が重要で、実際、Wee1キナーゼは、蛋白合成阻害に応答して、転写および転写後調節のレベルで正に調節されることが分かった。さらに、この転写調節には、細胞内情報伝達系Sty1/Spc1 MAPK経路が、一方、転写後調節には、Sty1/Spc1 MAPK経路以外の経路が重要であることが示唆された。また、蛋白合成阻害時のWee1蛋白量維持機構の転写後調節に、Rad24(14-3-3ホモログ)が重要であること、この機構が、既知のチェックポイント機構(Rad3、Mad2)に依存しない新規な機構であることが分かった。そして、蛋白合成阻害時のG1期遅延にはRum1(Cdc2-Cdc13、Cdc2-Cig2を抑制するCDKインヒビター)が重要であり、実際、蛋白合成阻害時にRum1蛋白量が維持された。さらに、Wee1キナーゼによるG2期調節系は、Rum1によるG1期調節系と協調して、蛋白合成阻害時の細胞質量および生存率の維持に重要であることが分かった。以上より、分裂酵母が、蛋白合成阻害時に細胞内蛋白量が充分量に達するまで自身の細胞周期を積極的に遅延させる新規チェックポイント機構を持つことが示唆された。我々は、本機構をCell mass controlの実体ではないかと考えている。