染色体を折り畳むためのＤＮＡ領域の機能

• 研究領域: ゲノムを支える非コードＤＮＡ領域の機能
• 研究課題/領域番号: 24114516
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 国立遺伝学研究所
• 研究代表者: 仁木 宏典 国立遺伝学研究所, 系統生物研究センター, 教授 (70208122)
• 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: 11,830千円 (直接経費: 9,100千円、間接経費: 2,730千円); 2013年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円); 2012年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
• キーワード: DNA凝縮 / コンデンシン / 染色体分配 / rDNA / 核様体 / 凝縮 / 複製起点

研究概要

真核生物やバクテリアの両方において、染色体の凝縮で重要な働きをするのがトポイソメラーゼとコンデンシンである。特に大腸菌や枯草菌ではコンデンシンンの欠失変異株は増殖が可能であるが、生育速度は著しく低下し高頻度で無核細胞を出すことから、コンデンシンンが核様体の形成の中心的な機能を担っていると考えられている。バクテリアのコンデンシンは大腸菌のMukBEF複合体型と枯草菌のSMC複合体型が存在する。これらの構成因子の欠失変異株の表現型や細胞内での挙動から両型は基本的に類似した分子機能を持つと考えられているが、実際それらがどのような分子機構で染色体の凝縮と分配に機能するかについては不明な点が多い。かねてより枯草菌のSMC複合体はrDNA領域に特異的に結合することが報告されている。私達は枯草菌ではrDNA領域の欠失により核様体の形成が阻害されることを明らかにした。枯草菌のリボソームRNA遺伝子はゲノム上に８個あり、その段階的な欠損変異株が作成されている。この変異株シリーズでは欠損と共に生育速度が低下するが、２コピーまでは核様体の形成に影響しない。１コピーになると核様体の形成に異常を起こし、この異常は枯草菌コンデンシンの欠損株と似た様相を呈した。この株にプラスミドからリボソームRNA遺伝子の相補を行う実験を行った。その結果、生育は回復するものの、核様体は異常なままである。これはリボソームRNA遺伝子がシスに複数あることが核様体形成に寄与することを示すものである。他方、大腸菌mukB破壊株の表現型を抑圧する変異のうち、核様体形成が一見正常に回復している変異体についてその原因遺伝子を全ゲノム配列の解析から特定した。抑圧遺伝子はRNAポリメラーゼβサブユニット内の点変異であることがわかった。以上のようにRNA代謝が核様体形成に寄与していることが明らかになりつつある。

現在までの達成度 (区分)

理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] RecA protein recruits structural maintenance of chromosomes (SMC)-like RecN protein to DNA double-strand breaks (2013)
  • 著者名/発表者名: Keyamura K, Sakaguchi C, Kubota Y, Niki H, Hishida T.
  • 雑誌名: J Biol Chem. 巻: 288(41) 号: 41 ページ: 29229-29237
  • DOI: 10.1074/jbc.m113.485474
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Multiple rRNA operons are essential for efficient cell growth and sporulation as well as outgrowth in Bacillus subtilis. (2013)
  • 著者名/発表者名: Koichi Yano, Tetsuya Wada, Shota Suzuki, Kazumi Tagami, Takashi Matsumoto, Yuh Shiwa, Taichiro Ishige, Yasuhiro Kawaguchi, Kenta Masuda, Genki Akanuma, Hideaki Nanamiya, Hironori Niki, Hirofumi Yoshikawa and Fujio Kawamura.
  • 雑誌名: Microbiology 巻: 159 号: Pt_11 ページ: 2225-2236
  • DOI: 10.1099/mic.0.067025-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genome-wide identification and characterization of replication origins by deep sequencing. (2012)
  • 著者名/発表者名: Xu, J., Yanagisawa, Y., Tsankov, A.M., Hart, C., Aoki, K., Kommajosyula, N., Steinmann, K.E.,.. Russ, C., Regev, A., Rando, O.J., Nusbaum, C., Niki, H., Milos, P., Weng, Z., & Rhind, N.
  • 雑誌名: Genome Biology 巻: 13 号: 4 ページ: R27-R27
  • DOI: 10.1186/gb-2012-13-4-r27
  • 査読あり