染色体組換え開始部位におけるクロマチン再編成の制御機構

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11680712
• 研究機関: 理化学研究所
• 研究代表者: 太田 邦史 理化学研究所, 染色体動態制御研究ユニット, 副主任研究員 (90211789)
• キーワード: 組換え / ホットスポット / ストレス応答MAPキナーゼ / cAMP依存性キナーゼ / 減数分裂 / 分裂酵母 / クロマチン再編成 / ヒストンアセチル化

研究概要

真核生物の減数分裂期組換えは、ホットスポットと呼ばれる特定の染色体部位DNA二本鎖切断が契機となって開始される。これまでに我々は、出芽酵母や分裂酵母を用いて、組換えホットスポットが染色体上で特異な「開いた」クロマチン構造を取る事を明らかにしてきた。本研究計画では、ade6-M26点突然変異によってもたらされる分裂酵母の減数分裂期組換えホットスポットに関して、クロマチン構造と組換え開始制御の関係を調べた。その結果、ade6-M26点突然変異によってもたらされるCRE様転写制御配列に特異的に結合する転写因子Atf1/Gad7-Pcr1が、その周辺にクロマチン再編成をもたらし、ひいては組換えの活性化を誘導することを明らかにしてきた。また、このクロマチン再編成が、ストレス応答MAPキナーゼやcAMP情報伝達経路、および接合型フェロモン情報伝達系や減数分裂誘起因子などによって重層的に制御されていることを示した。さらには、クロマチン再編成と組換えを開始するDNA二本鎖切断反応が、ホットスポット周辺のヒストンのアセチル化レベルによって制御されていることをはじめて示した。このヒストンのアセチル化には、出芽酵母からヒトまで保存されているGcn5ヒストンアセチル化酵素がきわめて重要な役割を果たすことを示した。以上に加え、fbp1、cgs1、ctt1、gpd1、pyp2、rst2、ptc1などの遺伝子座の転写制御領域に存在する天然のCRE様配列における減数分裂期のクロマチン構造変化を調べたところ、cgs1とptc1を除くほぼすべての遺伝子座で何らかのクロマチン再編成が起きていることを明らかにした。以上の結果は、クロマチン再編成を通じた普遍的な組換え制御機構の存在を示唆している。

研究成果

• [文献書誌] J.A.Farah, B.Hartsuiker, K.Mizuno, K.Ohta, G.R.Smith: "A 160 bp palindrome is a Rad50. Rad32-dependent recombination hotspot in S. pombe"Genetics. (印刷中). (2002)
• [文献書誌] K.Mizuno, T.Hasemi, T.Ubukata, T.Yamada, E.Lehmann, J.Kohli, Y.Watanabe, Y.Iino, M.Yamamoto, M.E.Fox, G.R.Smith, H.Murofushi, T.Shibata, K.Ohta: "Counteracting regulation of chromatin remodeling at a fission yeast CRE-related recombination hotspot by SAPK, cAMP-dependent kinase, and meiosis regulators"Genetics. 159. 1467-1478 (2001)
• [文献書誌] M.E.Fox, T.Yamada, K.Ohta, G.R.Smith: "A Family of CRE-related DNA Sequences with Meiotic Recombination Hotspot Activity in Schizosaccharomyces pombe"Genetics. 156. 59-68 (2001)