タンパク質リン酸化によるG1/S期移行と複製開始の制御機構の研究

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12141101
• 研究機関: (財)東京都医学研究機構
• 研究代表者: 正井 久雄 財団法人東京都医学研究機構, 東京都臨床医学総合研究所, 副参事研究員 (40229349)
• 研究分担者: KIM Jung?Min 東京大学, 医科学研究所, 学術振興会特別研究員 ; 大坪 素秋 久留米大学, 分子生命科学研究所, 助手 (10211799)
• キーワード: リン酸化 / 細胞周期 / DNA複製開始 / サイクリン依存性キナーゼ / Cdc7キナーゼ / DNAヘリカーゼ / MCM / ES細胞

研究概要

動物細胞のG1/S期移行は2種類のKinase、Cdkおよび'Cdc7により制御される。我々は、これらのキナーゼがどのような分子機構でS期の開始を制御するかを解析した結果、以下の事実が明らかとなった。
1 Cdc7キナーゼはMCM複合体のMCM4タンパク質をクロマチン上でG1/S期境界で特異的にリン酸化する。
2 このリン酸化に依存してCdc45タンパク質がクロマチン上にローディングされる。
3 Cdc7はMCM2およびMCM4のN端領域に存在するSSP配列の一番目のSを認識する。
3 MCM4-6-7複合体は、一本鎖DNA領域を中央にもつ二本鎖DNA(bubble DNA)に結合し、DNAヘリカーゼ活性を示す。
4 上記の反応において、一本鎖DNA領域がT-richであると、MCM4-6-7複合体は大変効率良く結合し強いヘリカーゼ活性を示した。
5 ヒトCdc7はASKとASKL1という2種類のDbf4類似活性化分子により活性化される。ASKとASKL1はそれぞれ、クロマチン上および核可溶性画分あるいは細胞質でCdc7に結合し活性化する。また、ASKはG1/S期にASKL1はG2/M期に活性化される。
6 Cdc7タンパク質レベルが減少した細胞は増殖能の低下をしめし、個体レベルでが個体サイズの減少および精巣の発生不全を示す。
7 CyclinE結合因子、Ceb1が複製開始および細胞分裂で重要な機能を果たすことを明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] Kim, J.M., Nakao, K., Nakamura, K., Saito, I., Katsuki, M., Arai, K., Masai, H.: "Inactivation of Cdc7 kinase in mouse embryonic stem cells results in S phase arrest and p53-dependent cell death"EMBO Journal. 21. 2168-2179 (2002)
• [文献書誌] Yamada, M., Sato, N., Taniyama, C., Ohtani, K., Arai, K., Masai, H: "A 63 base-pair DNA segment containing a Sp1 site but not a canonical E2F site can confer growth-dependent and E2F-mediated transcriptional stimulation of the human ASK gene encoding the regulatory subunit for human Cdc7-related kinase"Journal of Biological Chemistry. 277. 27668-27681 (2002)
• [文献書誌] Tanaka, T., Mizukoshi, T., Taniyama, C., Kohda, D., Arai, K., Masai, H.: "DNA binding of PriA protein requires cooperation of the N-terminal D-loop/arrested-fork binding and C-terminal helicase domains"Journal of Biological Chemistry. 277. 38062-38071 (2002)
• [文献書誌] Masai, H., Arai, K.: "Cdc7 kinase complex : A key regulator for initiation of DNA replication"Journal of Cellular Physiology. 190. 287-296 (2002)
• [文献書誌] Tanaka, T., Taniyama, C., Arai, K., Masai, H.: "ATPase/helicase motif mutants of Escherichia coli PriA protein essential for recombination-dependent DNA replication"Genes to Cells. 8. 251-261 (2003)
• [文献書誌] You, Z., Ishimi, Y., Masai, H., Hanaoka, F: "Roles of Mcm7 and Mcm4 subunits in DNA helicase activity of mouse Mcm4/6/7 complex"Journal of Biological Chemistry. 277. 42471-42479 (2002)
• [文献書誌] 松影昭夫, 正井久雄 編: "ゲノムの複製と分配"シュプリンガー・フェアラーク東京. 234 (2002)