染色体複製と細胞複製の共役に関する分子遺伝学的研究

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02454555
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 吉川 寛 大阪大学, 医学部, 教授 (70019876)
• 研究分担者: 守家 成紀 大阪大学, 医学部, 助手 (40191051) ; 小笠原 直毅 大阪大学, 医学部, 講師 (10110553)
• キーワード: 染色体の複製開始 / DnaA蛋白 / DnaAーbox / oriCプラスミド / 複製周期 / 枯草菌

研究概要

1.染色体の複製はその母体となる細胞の複製周期との関連において時間的に極めて巌密な制御を受けている。細菌ではDnaA蛋白とそれが識別する制御DNA配列(DnaAーbox)が普遍的に存在し、複製開始の中心的役割を果たしていることが我々の研究により明らかになっている。本研究では枯草菌で、DnaA蛋白の合成から複製開始に至る全体像を明らかにし、細胞複製と染色体複製の共役機構の解明に迫ることを目指した。
2.枯草菌ではdnaA遺伝子の上流及び下流にDnaAーboxクラスタ-が存在するが、その両者が存在すると枯草菌内でoriCプラスミドとして機能することが示された。さらに、oriCプラスミドとDnaA蛋白の複合体をATPーγーS存在下で形成させると、DNAの部分的解裂が複製開始点に特異的に起こることが示された。この結果、枯草菌においてもDnaAーboxが複製開始の制御配列であることが実証された。
3.枯草菌dnaA変異株を用いた解析により、枯草菌ではDnaA蛋白量により複製開始頻度が規定されることが示された。抗DnaA抗体による細胞内のDnaA蛋白量の正確な測定法を確立し、DnaA蛋白は複製開始点当り約200分子存在し、その量は細胞の増殖速度にかかわらずほぼ一定であることを明らかにした。この結果は、dnaA変異株を用いて得られた結果と一致する。
4.枯草菌グルコン酸オペロンのプロモ-タ-・リプレッサ-の支配下にDnaA蛋白が発現されるプラスミドを構築し、細胞内のDnaA蛋白量を人偽的に10倍増加させることができた。そうした細胞では複製開始が抑制されており、枯草菌ではDnaA蛋白量の増加が直接複製開始の増加につながらず、他の律速因子も存在することが示唆された。現在、その因子を遺伝学的、生化学的に解析中である。

研究成果

• [文献書誌] Fujita,M.Q.,et.al,: "Structure of dnaA region of the Micrococcus luteus chromosome:Comparison among eubacteria." Gene. 93. 73-78 (1990)
• [文献書誌] Fukuoka,T.,et.al,: "Purification and characterization of an initiator protein for chromosomal replication,DnaA,in Bacllus subtilis." J.Biochem.107. 732-739 (1990)
• [文献書誌] Moriya,S.,et.al,: "Isolation of a dnaA mutant defective in initiation of replication in Bacllus subtilis:Amount of DnaA protein determines cell's initiation potential." EMBO J.9. 2905-2910 (1990)
• [文献書誌] Ogasawara,N.,et.al,: "Comparative anatomy of oriC of eubacteria." In The bacterial chromosome(ed.by Rilley,M.and Drlica,D.) Am.Soc.Microbiol.287-295 (1990)
• [文献書誌] 小笠原 直毅: "細菌染色体の複製開始点領域の遺伝子構造ーその普遍性と特殊性" バイオサイエンスとインダストリ-. 48. 550-553 (1990)
• [文献書誌] Ogasawara,N.,et.al.: "Mechanism of replication initiation and its control" In Control of cell growth and division(ed.by Ishihama,A.and Yoshikawa,H.),SpringerーVerlag,Berlin. 3-21 (1991)