微生物における遺伝子増幅の機構とその機能

• 研究課題/領域番号: 18207013
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 分子生物学
• 研究機関: 基礎生物学研究所
• 研究代表者: 堀内 嵩 基礎生物学研究所, ゲノム動態研究部門, 教授 (60108644)
• 研究分担者: 定塚 勝樹 基礎生物学研究所, ゲノム動態研究部門, 助教 (40291893) ; 渡邊 孝明 基礎生物学研究所, ゲノム動態研究部門, 助教 (20421365) ; 小林 武彦 国立遺伝学研究所, 細胞遺伝研究部門, 教授 (40270475)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2008
• 研究課題ステータス: 完了 (2008年度)
• 配分額: 49,270千円 (直接経費: 37,900千円、間接経費: 11,370千円); 2008年度: 16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円); 2007年度: 15,860千円 (直接経費: 12,200千円、間接経費: 3,660千円); 2006年度: 17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)
• キーワード: 遺伝子情報複製 / 転写装置 / 再編 / 制御 / 遺伝子増幅 / リボソームRNA遺伝子 / がん遺伝子 / ダブルローリングサークル複製(DRCR) / Cre-lox / コンデンシン / 遺伝子進化 / ダブルローリングサークル複製 / 複製阻害部位(RFB) / リボゾームRNA遺伝子 / リピート構造 / Fob1タンパク質 / RFB(複製フォーク阻害部位)

研究概要

生物界での代表的な2種類の遺伝子増幅機構(一つはリボソームRNA遺伝子(rDNA)、他はガン遺伝子)について、前者は既に増幅機構を明らかにしているため、ここでは増幅された多コピー遺伝子の維持機構について、後者については増幅機構について出芽酵母を用いて明らかにした。さらに遺伝子増幅の遺伝子進化への関与の可能性を探るため、大腸菌を用いてミクロ遺伝子進化系を確立して調べたところ、遺伝子増幅以外に、集団内で複数の変異(挿入配列の挿入や点突然変異)が独立して起こり、その間での増殖速度の競争と選択が起こることを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] (2009)
  • 著者名/発表者名: Johzuka, Horiuchi
  • 雑誌名: Mol Cell 34 ページ: 26-35
  • 査読あり
• [雑誌論文] The cis element and factors required for condensin recruitment to chromosomes (2009)
  • 著者名/発表者名: Johzuka K, Horiuchi T
  • 雑誌名: Molecular Cell 34 ページ: 26-35
  • 査読あり
• [雑誌論文] (2007)
  • 著者名/発表者名: Johzuka, Horiuchi
  • 雑誌名: Genes Cells 12 ページ: 759-771
  • 査読あり
• [雑誌論文] (2007)
  • 著者名/発表者名: Ganlay, Kobayashi
  • 雑誌名: Genome Research 17 ページ: 184-191
  • 査読あり
• [雑誌論文] (2007)
  • 著者名/発表者名: Cui, T., Moro-oka, N., Ohsumi, K., Kodama, K., Ohshima, T., Ogasawara, N., Mori, H., Wanner, B., Niki, H., Horiuchi, T.
  • 雑誌名: EMBO Rep 8 ページ: 181-187
  • 査読あり
• [雑誌論文] E.coli with a linear genome (2007)
  • 著者名/発表者名: Cui, et. al.
  • 雑誌名: EMBO Rep 8 ページ: 181-187
  • 査読あり
• [雑誌論文] (2007)RNA polymerase I transcription obstructs condensin association with 35S rRNA coding regions and can cause contraction of long repeat in Saccharomyces cerevisiae (2007)
  • 著者名/発表者名: Johazuka, Horiuchi
  • 雑誌名: Genes Cells 12 ページ: 759-771
  • 査読あり
• [雑誌論文] E. coli with a linear genome. (2007)
  • 著者名/発表者名: Cui, Tその他(9名)
  • 雑誌名: EMBO Rep 8 ページ: 181-187
• [雑誌論文] Highly efficient concerted evolution in the ribosomal DNA repeats : total rDNA repeat variation revealed by whole-genome shotgun sequence data. (2007)
  • 著者名/発表者名: Ganley A., Kobayashi T.
  • 雑誌名: Genome Research 17 ページ: 184-191
• [雑誌論文] (2006)
  • 著者名/発表者名: Inagaki, S., Suzuki, T., Ohto, M., Urawa, H., Horiuchi, T., Nakamura, K., Morikamid, A.
  • 雑誌名: Plant Cell 18 ページ: 879-892
  • 査読あり
• [雑誌論文] (2006)
  • 著者名/発表者名: Johzuka, K., Terasawa, M., Ogawa, H., Ogawa, T., Horiuchi, H.
  • 雑誌名: Mol Cell Biol 26 ページ: 2226-2236
  • 査読あり
• [雑誌論文] (2006)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, K., Morooka, N., Yamamoto, Y., Fujita, K., Isono, K., Choi, S., Ohtsubo, E., Baba, T. Wanner, B.L., Mori H., Horiuchi, T.
  • 雑誌名: Mol Systems Biol 100049
  • 査読あり
• [雑誌論文] (2006)
  • 著者名/発表者名: Riley, M., Abe, T., Arnaud, M.B., Berlyn, M.K., Blattner, F.R., Chaudhuri, R R., Glasner, J.D., Horiuchi, T., Keseler, I.M., Kosuge1, T., Mori, H., Perna, N.T., Plunkett III, G., Rudd, K.E., Serres, M.H., Thomas, G.H., Thomson, N.R., Wishart, D., Wanner, B.L.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 34 ページ: 1-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Highly accurate genome sequences of Escherichia coli K-12 strains MG1655 and W3110. (2006)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, K.その他(9名)
  • 雑誌名: Mol. Systems Biol. doi:10.1038 msb100049
• [雑誌論文] Condensin loaded onto the replication fork barrier site in ribosomal DNA (rDNA) repeats during S-phase in a FOB1-dependent fashion to prevent contraction of a long repeats in S.cerevisiae. (2006)
  • 著者名/発表者名: Johzuka, K.その他(4名)
  • 雑誌名: Mol. Cell. Biol. 26 ページ: 2226-2236
• [学会発表] コンデンシン結合のシス配列とその結合の分子機構 (2008)
  • 著者名/発表者名: 定塚勝樹
  • 学会等名: BMB2008
  • 発表場所: ポートピアホテル(兵庫)
  • 年月日: 2008-12-11
• [学会発表] 対数増殖機と減数分裂期におけるrDNAとセントロメア領域を中心としたコンデンシンの局在変化 (2008)
  • 著者名/発表者名: 板津昌子、定塚勝樹
  • 学会等名: BMB2008
  • 発表場所: ポートピアホテル(兵庫)
  • 年月日: 2008-12-11
• [学会発表] The cis element and factors required for condensin recruitment to chromosomes (2008)
  • 著者名/発表者名: 定塚勝樹
  • 学会等名: International 3R symosium 2008
  • 発表場所: ヤマハリゾートつま恋(静岡)
  • 年月日: 2008-10-28
• [学会発表] コンデンシン結合のシス配列とその結合の分子機構 (2008)
  • 著者名/発表者名: 定塚勝樹、堀内嵩
  • 学会等名: 酵母遺伝学フォーラム第41回研究報告会
  • 発表場所: 北海道大学(北海道)
  • 年月日: 2008-09-10
• [学会発表] コンデンシンが結合するシス配列とその結合の分子機構 (2008)
  • 著者名/発表者名: 定塚勝樹、堀内嵩
  • 学会等名: 日本遺伝学会第80回大会
  • 発表場所: 名古屋大学(愛知)
  • 年月日: 2008-09-04
• [学会発表] キシリトール資化能力を指標とした大腸菌K12株を用いたミクロ進化実験 (2008)
  • 著者名/発表者名: 児玉顕一、堀内嵩
  • 学会等名: 日本遺伝学会第80回大会
  • 発表場所: 名古屋大学(愛知)
  • 年月日: 2008-09-04
• [学会発表] 大腸菌線状ゲノム分配の観察 (2008)
  • 著者名/発表者名: 諸岡直樹、崔泰林、堀内嵩
  • 学会等名: 日本遺伝学会第80回大会
  • 発表場所: 名古屋大学(愛知)
  • 年月日: 2008-09-04
• [学会発表] 誘導可能な新規遺伝子増幅系の開発 (2008)
  • 著者名/発表者名: 渡邊孝明、堀内嵩
  • 学会等名: 日本遺伝学会第80回大会
  • 発表場所: 名古屋大学(愛知)
  • 年月日: 2008-09-04
• [学会発表] 大腸菌線状ゲノム分配の観察 (2008)
  • 著者名/発表者名: 諸岡直樹、崔泰林、堀内嵩
  • 学会等名: 第5回21世紀大腸菌研究会
  • 発表場所: 藤枝エミナース(静岡)
  • 年月日: 2008-07-29
• [学会発表] Condensinが特異的に結合するDNA領域とその結合機構 (2008)
  • 著者名/発表者名: 定塚 勝樹
  • 学会等名: 平成20年度蛋白研セミナー
  • 発表場所: 大阪大学・蛋白質研究所
  • 年月日: 2008-03-14
• [学会発表] 酵母CondensinとrDNA領域にある複製フォーク停止部位(RFB)との特異的結合機構 (2008)
  • 著者名/発表者名: 定塚 勝樹、堀内 嵩
  • 学会等名: 2007年度組換え・複製合同ワークショップ
  • 発表場所: ラフォーレ修善寺
  • 年月日: 2008-03-05
• [学会発表] 出芽酵母コンデンシンと複製フォーク停止部位(RFB)との結合機構 (2008)
  • 著者名/発表者名: 定塚 勝樹、堀内 嵩
  • 学会等名: 第25回染色体ワークショップ
  • 発表場所: 湯河原厚生年金会館
  • 年月日: 2008-02-01
• [学会発表] 染色体の凝縮と分配におけるCondensinの作用機序 (2008)
  • 著者名/発表者名: 定塚 勝樹
  • 学会等名: 第一回染色体サイクル公開領域会議
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2008-01-08
• [学会発表] 対数増殖期と減数分裂期におけるrDNAとセントロメア領域を中心としたコンデンシンの局在変化 (2008)
  • 著者名/発表者名: 板津昌子、堀内嵩、定塚勝樹
  • 学会等名: 第31回分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] コンデンシン結合のシス配列とその結合の分子機構 (2008)
  • 著者名/発表者名: 定塚勝樹、堀内嵩
  • 学会等名: 第31回分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] Gene amplification can be induced under the excessive silencing by the over expression of Sir2p and Sir3p in Saccharomyces cerevisiae (2008)
  • 著者名/発表者名: 岡本治子、渡邊孝明、堀内嵩
  • 学会等名: 第31回分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] コンデンシンが結合するシス配列とその結合の分子機構 (2008)
  • 著者名/発表者名: 定塚勝樹、堀内嵩
  • 学会等名: 遺伝学会80回大会
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] 大腸菌線状ゲノム分配の観察 (2008)
  • 著者名/発表者名: 諸岡直樹、崔泰林、堀内嵩
  • 学会等名: 遺伝学会80回大会
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] キシリトール資化能力を指標とした大腸菌K12を用いたミクロ進化実験 (2008)
  • 著者名/発表者名: 児玉顕一、堀内嵩
  • 学会等名: 遺伝学会80回大会
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] 誘導可能な新規遺伝子増幅系の開発 (2008)
  • 著者名/発表者名: 渡邊孝明、堀内嵩
  • 学会等名: 遺伝学会80回大会
  • 発表場所: 名古屋
• [学会発表] Cre-lox系を利用した出芽酵母による新規遺伝子増幅系の開発 (2007)
  • 著者名/発表者名: 渡辺 孝明、堀内 嵩
  • 学会等名: 2007日本分子生物学会・生化学会合同大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2007-12-13
• [学会発表] 酵母コンデンシンとrDNAリピートにある複製フォーク停止部位(RFB)との結合機構 (2007)
  • 著者名/発表者名: 定塚 勝樹、堀内 嵩
  • 学会等名: 2007日本分子生物学会・生化学会合同大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2007-12-12
• [学会発表] 出芽酵母コンデンシンのリボソームRNA遺伝子領域への結合機構 (2007)
  • 著者名/発表者名: 定塚 勝樹、堀内 嵩
  • 学会等名: 2007日本遺伝学会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2007-09-21
• [学会発表] キシリトール資化能力を獲得しうる大腸菌を用いたミクロ進化実験の試み (2007)
  • 著者名/発表者名: 児玉 顕一、堀内 嵩
  • 学会等名: 2007日本遺伝学会
  • 発表場所: 岡山大学
  • 年月日: 2007-09-20
• [学会発表] RNA polymerase I transcription obstructs condensin associaflon with 35S rRNA coding regions and can cause contraction of long repeat in Saccharomyces cerevisiae (2007)
  • 著者名/発表者名: Johzuka K, Horiuchi T
  • 学会等名: 16th Intemational Chromosome Conference
  • 発表場所: The Amsterdam RAi Exhibition and Congress Centre
  • 年月日: 2007-08-27
• [学会発表] RNA polymerase I transcription obstructs condensin association with 35S rRNA coding regions and can cause contraction of long repeat in Saccharomyces cerevislae (2007)
  • 著者名/発表者名: Johzuka K, Horiuchi T
  • 学会等名: Gordon Research Conference
  • 発表場所: University of New England ME,USA
  • 年月日: 2007-08-13
• [学会発表] Cre-loxを利用した出芽酵母による新規遺伝子増幅系の開発 (2007)
  • 著者名/発表者名: 渡邊孝明、堀内嵩
  • 学会等名: 第30回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸
• [学会発表] 酵母コンデンシンとrDNAリピートにある複製フォーク停止部位(RFB)との結合機構 (2007)
  • 著者名/発表者名: 定塚勝樹、堀内嵩
  • 学会等名: 第30回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸
• [学会発表] キシリトール資化能力を獲得する大腸菌K12株を用いたミクロ進化実験の試み (2006)
  • 著者名/発表者名: 児玉顕一、堀内嵩
  • 学会等名: 遺伝学会79回大会
  • 発表場所: 岡山
• [学会発表] Keep the condensin association site our of the RNA polymerase I transcription zone: a novel task of replication fork barrier to maintain long rDNA repeat securely (2006)
  • 著者名/発表者名: 定塚勝樹、堀内嵩
  • 学会等名: 第29回分子生物学会年会
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] Transcription-mediated hyper- recombination in HOT1 (2006)
  • 著者名/発表者名: 芹澤直美、堀内嵩、小林武彦
  • 学会等名: 第29回分子生物学会年会
  • 発表場所: 京都
• [備考]
  • URL: http://www.nibb.ac.jp/sections/horiuchi.html
• [備考]
  • URL: http://www.nibb.ac.jp/gene2/index.html
• [産業財産権] 遺伝子増幅 (2006)
  • 発明者名: 堀内嵩、渡邊孝明
  • 権利者名: 大学共同利用法人自然科学研究機構
  • 出願年月日: 2006