細菌における蛋白質および染色体DNAの動的局在性の機構

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11694221
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 平賀 壮太 熊本大学, ・発生医学研究センター, 教授 (40027321)
• 研究分担者: 山中 邦俊 熊本大学, 発生医学研究センター, 助手 (90212290) ; 仁木 宏典 国立遺伝学研究所, 放射線・アイソトープセンター, 助教授 (70208122)
• キーワード: DNAメチレーション / 複製起点 / 複製開始 / DnaA / SeqA / 染色体分配 / Muts / ミスマッチ修復

研究概要

1.SeqA蛋白およびMukFEB複合体の細胞内分布とその役割
複製フォークの進行に伴いSeqA蛋白質が染色体の種々の領域に結合していく過程を複製の同調系を使ってChIP法で解析した。その結果、予想通りに二方向の複製の進行に伴い半メチル化したDNA領域が回収されたことから、SeqAの蛍光焦点が、複製フォークの新生DNAの半メチル化GATC配列に結合したSeqA分子のクラスターであることが証明された。新生細胞では2個のMukFEB-GFPのクラスターが細胞長の1/4、3/4の位置に存在し、また1個のSeqAの蛍光焦点が細胞の中心に存在することを明らかにした。電顕によりMukFEB複合体は約100nmのフィラメントを形成し両端に大きな球状ドメインを持つ。MukFEB複合体分子は互に球状ドメインで結合して大きなネットワークを作り易いことが明らかになった。
2.姉妹染色体の対合の発見
複製後、複製起点(oriC)DNAコピーは直ちに互に対合し、この対合は長期間持続し、その後この対合は解かれてそれぞれ2方向に移動することを明らかにした(Hiraga et al.2000)。染色体上の種々の領域について同様に解析した結果、驚くべきことに、姉妹染色体の対合はほぼ染色体全体で起っており、そして複製後期にこの対合が染色体全体で一斉に解除された。これは、「細菌に姉妹染色体対合が存在する」という最初の発見である。
3.Kohiyama博士らとの共同研究で、ブロムデオキシウリジン標識の新生DNAがSeqAおよびMutS(ミスマッチ修復)のクラスターと一致することを明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] Ohsumi,k.,Yamazoe,M.,and Hiraga,S.: "Dynamic localization of SeqA-bound nascent DNA clusters and MukF-MukE-MukB complex in Escherichia coli cells."Mol.Microbiol. (in press). (2001)
• [文献書誌] Hiraga,S.,C.Ichinose,T.Onogi,H.Niki,and M.Yamazoe: "Bidirectional migration of SeqA-bound hemimethylated DNA clusters and pairing of oriC copies in Escherichia coli."Genes Cells. 5. 327-341 (2000)
• [文献書誌] Hiraga,S.,H.Niki,and M.Yamazoe: "Active partitioning of bacterial DNA : the F plasmid and the chromosome."Cell Division and the Replicon.Human Frontier Science Program, Strasbourg. 27-34 (2000)
• [文献書誌] Niki,H.,Y.Yamaichi,and S.Hiraga: "Dynamic Organization of Chromosomal DNA in Escherichia coli."Genes Dev. 14. 212-223 (2000)
• [文献書誌] Onogi,T.,M.Yamazoe,C.Ichinose,H.Niki,and S.Hiraga: "Null mutation of the dam or seqA gene suppresses temperature-sensitive lethality but not hypersensitivity to novobiocin of muk null mutants."J.Bacteriol. 182. 5898-5901 (2000)
• [文献書誌] Taghbalout,A.,A.Landoulsi,R.Kern,M.Yamazoe,S.Hiraga,B.Holland,M.Kohiyama,and A.Malki: "Competition between the replication initiator DnaA and the sequestration factor SeqA for binding to the hemimethylated chromosomal origin of E.coli in vitro."Genes Cells. 5. 873-884 (2000)
• [文献書誌] Hiraga,S: "Annu.Rev.Genetics,vol.34.Annual Reviews Inc.,Palo Alto,California"Dynamic localization of bacterial and plasmid chromosomes.. 38 (2000)