大腸菌ゲノムの遺伝子間領域の体系的機能解析

• 研究課題/領域番号: 24657004
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 遺伝・ゲノム動態
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 片山 勉 九州大学, 薬学研究科(研究院), 教授 (70264059)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2013年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2012年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 遺伝子間領域 / 非コードDNA / ゲノム / 遺伝学 / 大腸菌 / DARS / datA / oriC

研究概要

本研究では、大腸菌ゲノムで0.5 kb以上の長さを持つ遺伝子間領域を体系的に解析した。まず独自の情報解析に基づきゲノムデータベースから目的に沿う領域を94部位抽出した。優先順位にしたがって欠失変異体を作成し解析すると、増殖が低温感受性を示すものが１種見出された。さらにこの領域には長鎖の逆方向反復配列が見出され、この配列に重要な機能があると示唆された。また並行して、複製開始タンパク質DnaAの結合部位クラスターを遺伝子間領域にもつdatA領域の機能解析も進め、datAがDnaAを制御するメカニズムを解明した。

研究成果

• [雑誌論文] DnaA binding locus datA promotes DnaA-ATP hydrolysis to enable cell eyele-ecordinated replication (2013)
  • 著者名/発表者名: K Kasho and T Katayama
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci USA 巻: 110(3) 号: 3 ページ: 936-941
  • DOI: 10.1073/pnas.1212070110
  • 査読あり
• [雑誌論文] Highly organized DnaA-oriC complexes recruit the single-stranded DNA for replication initiation (2012)
  • 著者名/発表者名: Ozaki, S., and Katayama, T.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 巻: 40 号: 4 ページ: 1648-1665
  • DOI: 10.1093/nar/gkr832
  • 査読あり
• [雑誌論文] Differentiation of the DnaA-oriC sub-complex for DNA unwinding in a replication initiation complex (2012)
  • 著者名/発表者名: Ozaki, S., Noguchi, Y., Hayashi, Y., Miyazaki, E., and Katayama, T.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 287(44) ページ: 37458-37471
• [雑誌論文] Stable nucleotide binding to DnaA requires a specific glutamic acid residue within the AAA+ box II motif (2012)
  • 著者名/発表者名: Ozaki,S.
  • 雑誌名: Journal of Structual Biology 巻: 179 ページ: 242-250
  • 査読あり
• [学会発表] 大腸菌の増殖に必須な新奇非コード配列 (2014)
  • 著者名/発表者名: 川上広宣、土田愛海、末次正幸、加生和寿、片山勉
  • 学会等名: 文部科学省科学研究費新学術領域研究「ゲノムを支える非コードDNA領域の機能」公開シンポジウムインターメインターメアによる染色体制御機構
  • 発表場所: 東京大学
• [学会発表] 大腸菌の増殖に必須な新奇非コード配列 (2014)
  • 著者名/発表者名: 川上広宣、土田愛海、末次正幸、加生和寿、片山 勉
  • 学会等名: 新学術領域研究「ゲノムを支える非コードDNA領域の機能」 公開シンポジウム ：インターメアによる染色体制御機構
  • 発表場所: 東京大学
• [学会発表] 特異的DNA配列datAによる新規DnaA不活性化経路DDAH(datA-dependent DnaA-ATP hydrolysis)の機能解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 加生和寿、片山勉
  • 学会等名: 第11回薬学研究院若手研究者セミナー
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2013-03-15
• [学会発表] 複製開始を調節する機能性DNA因子datA及びDARS2(DnaA-reactivating sequence 2)の核様体蛋白質による細胞周期制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 加生和寿, 藤光和之, 片山勉
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸
• [学会発表] Computational search for exceptional DNA elements at extremely long, intergenic regions in E. coli chromosome (2013)
  • 著者名/発表者名: 土田愛海, 川上広宣, 片山勉
  • 学会等名: 日本バイオインフォマティクス学会2013年年会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] DnaA assemblies on the replication origin oriC, DARS and the datA locus for the replication initiation and regulation of the initiation in E. coli (2013)
  • 著者名/発表者名: Katayama, T., Kasho, K., Noguchi, Y., Sakiyama, Y., Matoba, T., Tanaka, H., Taniguchi, M., Ozaki, O., Fujimitsu, K., and Kawakami, H.
  • 学会等名: 第86回日本生化学会大会International Session:Assembly and architecture of protein complexes regulating inheritance and stable maintenance of genome (organizers : Hisao Masai, Tsutomu Katayama)
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] 大腸菌染色体上に点在する長い遺伝子間領域の体系的欠失解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 土田愛海、川上広宣、末次正幸、片山勉
  • 学会等名: 第10回21世紀大腸菌研究会
  • 発表場所: 修善寺
• [学会発表] A novel mechanism of a specific DnaA-binding locus datA for regulation of the replication initiator DnaA (2013)
  • 著者名/発表者名: Kasho, K. and Katayama, T.
  • 学会等名: 2013 Keystone Symposia X5/X6 DNA Replication and Recombination
  • 発表場所: Banff, Canada
• [学会発表] 大腸菌染色体の複製開始因子 DnaA の複合体形成機構と新たな制御機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 片山 勉、加生和寿、尾崎省吾、野口泰徳、宮崎恵里加、赤間勇介、崎山友香里、川上広宣
  • 学会等名: 平成25年度 日本生化学会九州支部例会
  • 発表場所: 佐賀大学
• [学会発表] 大腸菌染色体上に点在する長い遺伝子間領域の体系的欠失解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 土田愛海、川上広宣、末次正幸、片山 勉
  • 学会等名: 第10回 21世紀大腸菌研究会
  • 発表場所: 伊豆市
• [学会発表] DnaA assemblies on the replication origin oriC, DARS and the datA locus for the replication initiation and regulation of the initiation in E. coli (2013)
  • 著者名/発表者名: Katayama, T., Kasho, K., Noguchi, Y., Sakiyama, Y., Matoba, T., Tanaka, H., Taniguchi, M., Ozaki, O., Fujimitsu, K., and Kawakami, H.
  • 学会等名: 第86回日本生化学会大会 シンポジウム:International Session
  • 発表場所: 横浜市
  • 招待講演
• [学会発表] 大腸菌染色体の非コードDNA領域に存在し、細胞増殖に必須な新奇機能性配列ELIXIR (2013)
  • 著者名/発表者名: 川上広宣, 土田愛海, 末次正幸, 片山 勉
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会ワークショップ「ウェット個別研究とドライ研究の実践的超融合～新しい分子生物学のあり方を模索する」
  • 発表場所: 神戸市
  • 招待講演
• [学会発表] 複製開始を調節する機能性DNA因子datA及びDARS2（DnaA-reactivating sequence 2）の核様体蛋白質による細胞周期制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 加生和寿, 藤光和之, 片山 勉
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸市
• [学会発表] A novel mechanism of a specific DnaA-binding locus datA for regulation of the replication initiator DnaA (2013)
  • 著者名/発表者名: Kasho, K.
  • 学会等名: Keystone Symposia on DNA Replication and Recombination
  • 発表場所: Banff, Canada
• [学会発表] Specific inter-DnaA interaction for construction of functionally-distinct DnaA sub-complexes on the E. coli replication origin (2013)
  • 著者名/発表者名: Noguchi, Y.
  • 学会等名: Keystone Symposia on DNA Replication and Recombination
  • 発表場所: Banff, Canada
• [学会発表] ミニ染色体DNA複製“サイクル”のin vitro再構成とその制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 末次正幸
  • 学会等名: 第12回システム創薬リサーチコア研究会
  • 発表場所: 福岡市
  • 招待講演
• [学会発表] (未定) (2013)
  • 著者名/発表者名: 片山 勉
  • 学会等名: 第86回日本生化学会大会 (シンポジウム)
  • 発表場所: 横浜市
  • 招待講演
• [学会発表] DnaA制御サイクルの再構築による解明 : 新たなDnaA-ATP加水分解経路と核様体構築因子の役割 (2012)
  • 著者名/発表者名: 片山勉、加生和寿、藤光和之、尾崎省吾、野口泰徳、宮崎恵里加、増田圭美、末次正幸、川上広宣
  • 学会等名: 第85回日本生化学会大会シンポジウム「細胞周期進行とゲノムの安定な維持を支える染色体イベントの酵素学的合成生物学的再構築による解明」(オーガナイザー : 正井久雄、片山勉)
  • 発表場所: 福岡
• [学会発表] Finding and molecular analysis of a novel inactivation mechanism for the replication initiator DnaA by a specific chromosomal locus (2012)
  • 著者名/発表者名: 加生和寿、片山勉
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会ワークショップ「Chromosome replication and its coordination with nucleo-cellular functions」(オーガナイザー : 田中誠司、杉本のぞみ)
  • 発表場所: 福岡
• [学会発表] Molecular and cell cycle analyses of a novel inactivation mechanism for the replication initiator DnaA by a specific chromosomal locus (2012)
  • 著者名/発表者名: Kasho, K. and Katayama, T.
  • 学会等名: The 8th 3R Symposium, 2012
  • 発表場所: 淡路島
• [学会発表] 特異的DNA配列datAによる新規DnaA不活性化経路DDAH(datA-dependent DnaA-ATP hydrolysis)の解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 加生和寿、片山勉
  • 学会等名: 第11回次世代を担う若手ファーマ・バイオフォーラム2012
  • 発表場所: 九大
• [学会発表] Reconstitution and molecular anayomy of oriC initiation complexes in E. coli chromosomal replication: ssDNA rescruitmentand roles for IHF and dictinct DnaA oligomers formed on oriC. (2012)
  • 著者名/発表者名: Ozaki,S.
  • 学会等名: EMBO Workshop: Reconstructing the essential bacterial cell cycle machinery
  • 発表場所: Segovia, Spain
• [学会発表] A novel model for overall structure of a replication initiation complex and duplex unwinding mechanism in E. coli. (2012)
  • 著者名/発表者名: Katayama,T.
  • 学会等名: The 8th 3R Symposium together with National Institute of Genetics 2012 International Symposium
  • 発表場所: 淡路市
• [学会発表] Molecular and cell cycle analyses of a novel inactivation mechanism for the replication initiator DnaA by a specific chromosomal locus (2012)
  • 著者名/発表者名: Kasho, K.
  • 学会等名: The 8th 3R Symposium together with National Institute of Genetics 2012 International Symposium
  • 発表場所: 淡路市
• [学会発表] DnaBヘリカーゼ装着反応におけるDnaAドメインIIIの果たす役割 (2012)
  • 著者名/発表者名: 西村昌洋
  • 学会等名: 第9回 21世紀大腸菌研究会
  • 発表場所: 長浜市
• [学会発表] DnaA 不活性化因子Hda の活性制御に必要なクランプの機能構造解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 増田圭美
  • 学会等名: 第9回 21世紀大腸菌研究会
  • 発表場所: 長浜市
• [学会発表] 特異的DNA配列datAによる新規DnaA不活性化経路DDAH(datA-dependent DnaA-ATP hydrolysis) の解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 加生和寿
  • 学会等名: 第11回 次世代を担う若手ファーマ・バイオフォーラム2012
  • 発表場所: 福岡市
• [学会発表] 大腸菌の複製開始複合体形成のためのDnaA-DnaA相互作用機構の解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 野口泰徳
  • 学会等名: 第11回 次世代を担う若手ファーマ・バイオフォーラム2012
  • 発表場所: 福岡市
• [学会発表] 大腸菌複製開始複合体の構造構築様式の解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 片山 勉
  • 学会等名: 日本遺伝学会第84回大会 (ワークショップ)
  • 発表場所: 福岡市
  • 招待講演
• [学会発表] 大腸菌ミニ染色体複製の試験管内再構成における粗画分系と精製系の解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 末次正幸
  • 学会等名: 日本遺伝学会第84回大会 (ワークショップ)
  • 発表場所: 福岡市
• [学会発表] 大腸菌のDnaBへリカーゼ進行に伴う染色体複製開始因子DnaA-DNA複合体解離反応の解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 赤間勇介
  • 学会等名: 日本遺伝学会第84回大会
  • 発表場所: 福岡市
• [学会発表] 大腸菌の開始複合体の解析から見えてきた基盤システム (2012)
  • 著者名/発表者名: 片山 勉
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会 (ワークショップ)
  • 発表場所: 福岡市
  • 招待講演
• [学会発表] Finding and moleclular analysis of a novel inactivation mechanism for the replication initiator DnaA by a specific chromosomal locus (2012)
  • 著者名/発表者名: 加生和寿
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会 (ワークショップ)
  • 発表場所: 福岡市
• [学会発表] 大腸菌hda変異株の多コピー化抑圧因子として同定された新規DnaA結合タンパク質の特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 野口泰徳
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 福岡市
• [学会発表] 大腸菌DnaBヘリカーゼ装着に必須なDnaA機能構造の解明 (2012)
  • 著者名/発表者名: 西村昌洋
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 福岡市
• [学会発表] 大腸菌複製開始においてDnaB装着を促す特異的なDnaB-DnaA相互作用部位の解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 宮崎恵里加
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 福岡市
• [学会発表] DNA非装着型クランプ特異的なHda活性制御機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 増田圭美
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 福岡市
• [学会発表] DnaA制御サイクルの再構築による解明:新たなDnaA-ATP加水分解経路と核様体構築因子の役割 (2012)
  • 著者名/発表者名: 片山 勉
  • 学会等名: 第85回日本生化学会大会 (シンポジウム)
  • 発表場所: 福岡市
  • 招待講演
• [学会発表] 精製組み換え蛋白質を用いて再構成した出芽酵母pre-RCが複製開始に及ぼす機能 (2012)
  • 著者名/発表者名: 川上広宣
  • 学会等名: 第85回日本生化学会大会
  • 発表場所: 福岡市
• [学会発表] 試験管内再構成系における大腸菌ミニ染色体複製の開始―伸長―終結サイクル (2012)
  • 著者名/発表者名: 末次正幸
  • 学会等名: 第85回日本生化学会大会
  • 発表場所: 福岡市
• [学会発表] 大腸菌染色体の非コードDNA領域に存在し、細胞増殖に必須な新奇機能性配列ELIXIR
  • 著者名/発表者名: 川上広宣, 土田愛海, 末次正幸, 片山勉
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会ワークショップ「ウェット個別研究とドライ研究の実践的超融合～新しい分子生物学のあり方を模索する」(世話人:川上広宣,加藤護)
  • 発表場所: 神戸
• [図書] DNA Replication (2013)
  • 著者名/発表者名: Skarstad, K.
  • 出版者: Cold Spring Harbor Laboratory Press
• [図書] Escherichia coli and Bacillus subtilis; The Frontiers of Molecular Microbiology Revisited (2012)
  • 著者名/発表者名: Su'etsugu. M.
  • 出版者: Research Signpost
• [備考] 九州大学薬学研究院分子生物薬学分野
  • URL: http://bunsei.phar.kyushu-u.ac.jp
• [備考] 九州大学薬学研究院研究成果
  • URL: http://www.phar.kyushu-u.ac.jp/bbs/view2.php?S_Publ_Year=&word=&page=&B_Code=144
• [備考] 九州大学薬学研究院分子生物薬学分野
  • URL: http://bunsei.phar.kyushu-u.ac.jp