ヒトゲノム広領域のGC含量分布とS期内複製時期の測定

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12024226
• 研究機関: 国立遺伝学研究所
• 研究代表者: 池村 淑道 国立遺伝学研究所, 集団遺伝研究系, 教授 (50025475)
• キーワード: ヒト染色体バンド / S期内複製時期 / ヒト21番染色体 / 複製タイミング地図 / 家族性アルツファイマー病 / 複製時期の転換部位 / 病因遺伝子 / ガン関係遺伝子

研究概要

全配列が決定されたヒト21番染色体長腕の全域と、ヒト11番染色体の長腕の全域を対象に、詳細な複製時期地図をゲノム配列レベルで作成した。21番染色体については公表された完全ゲノム配列をもとにPCRプライマーを作成し、11番染色体については理研グループがBACの選別に用いたSTSマーカーを中心に、複製時期の測定を行った。染色体11qおよび21qの両方において、S期前半と後半の複製領域がRとGバンド領域に対応することが判明し、複製時期がS期前半から後半に明瞭に転換している領域を約30箇所、塩基配列レベルで特定できた。また、GC含量の区分境界と複製時期の転換部位とが密接に関係することも明らかになり、これらの転換部位をバンド境界の構造上ならびに機能上の要件を満たす部位として塩基配列レベルで特定した。GC%の区分的分布と複製時期との一般的な関係からずれる箇所を、少数ながら見い出したが、その例外的な部位はセントロメアやテロメアの近傍に集中していた。これらの領域の持つ複製時期への遅延効果と考えられる。S期の早い時期に複製する領域ほど遺伝子密度が高いことも明らかになった。上記の解析を行う過程で、S期前半から後半への複製時期の転換部位には病因遺伝子、特に脳神経疾患遺伝子および癌関係遺伝子が集中して存在するとの予想外の知見を得た。複製時期の転換領域では、DNA複製フォークの進行が休止する可能性が指摘されており、組み換え頻度が上昇していると予想されてきた。染色体転座や遺伝子増幅と関係した癌関係遺伝子がこの領域に局在することと関係すると考えられる。バンド領域は複製時期と関係するだけではなく、クロマチン構造の粗密度と関係することも知られている。従って、染色体バンド境界においてはクロマチン構造の粗密度が転換している可能性が考えられる。

研究成果

• [文献書誌] 岡村淳: "Gene structure, chromosomal localization and immunolocalization of chicken centromere proteins CENP-C and ZW10."Gene. 262. 283-290 (2001)
• [文献書誌] 中村保一: "Codon usage tabulated from international DNA sequence databases : status for the Year 2000."Nucleic Acids Research. 28. 292 (2000)
• [文献書誌] 大野みずき: "Non-B DNA structures spatially and sequence-specifically associated with individual centromeres in the human interphase nucleus."Chromosomes Today. 13. 57-69 (2000)
• [文献書誌] 野上正弘: "Intranuclear arrangement of human chromosome 12 correlates to large-scale replication domains."Chromosoma. 108. 514-522 (2000)
• [文献書誌] 野上正弘: "Relative locations of the centromere and imprinted SNRPN gene within chromosome 15 territories during the cell cycle in HL60 cells."Journal of Cell Science. 113. 2157-2165 (2000)
• [文献書誌] 渡辺良久: "Replication timing of the human X-inactivation center (XIC) region : correlation with chromosome bands."Gene. 252. 163-172 (2000)
• [文献書誌] 上村隆俊: "Temporal and spatial localization of novel nuclear protein NP95 in mitotic and meiotic cells."Cell Structure and Function. 25. 149-159 (2000)
• [文献書誌] 金谷重彦: "Distribution of polypurine/polypyrimidine tract sequences in the human MHC region and their possible functions."Major Histocompatibillty Complex, Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York Tokyo. 13 (2000)