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

2003 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: 大坪 素秋 広島大学, 原爆放射線医科学研究所, 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 CdkによるMCM2のN端のリン酸化は、Cdc7キナーゼによるMCM2およびMCM4のN端領域のリン酸化を促進する。
2 Cdc45タンパク質は、MCM4のCdc7によるリン酸化に異存してクロマチン上にローディングされる。
3 MCM6のN端もCdc7によりリン酸化される可能性が示唆された。
4 MCM2,4,および6のCdc7リン酸化部位をアラニンに置換、あるいは欠失した分裂酵母変異体は正常に生育するが、これらの変異を組み合わせた多重変異体は生育しないことが示唆された。このことは、これらのMCMサブユニットのN端のCdc7リン酸化部位は重複した機能を有する可能性を示す。
5 MCM4-6-7複合体は、ヒトlaminB2複製起点配列を、中央部分の一本鎖DNA領域にもつ二本鎖DNA(bubble DNA)に結合し、強いDNAヘリカーゼ活性を示す。さらにこの活性は、laminB2複製起点のチミンの連続配列の存在に依存する。
6 MCM4-6-7は、二次構造を有さないアデニン連続配列以外の一本鎖DNA領域に結合する。しかし、そのATP加水分解能およびヘリカーゼ活性がチミン配列の存在に依存し、一般にチミンの含量が多い程強く活性化する。
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] 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] Sato, N., Sato, M., Nakayama, M., Saitoh, R., Arai, K., Masai, H.: "Cell cycle regulation of chromatin binding and nuclear localization of Cdc7-ASK kinase complex"Genes to Cells. 8. 451-463 (2003)
• [文献書誌] Kim, J.M., Takemoto, N., Arai K., Masai, H.: "Hypomorphic mutation in an essential cell-cycle kinase causes growth retardation and impaired spermatogenesis"EMBO Journal. 22. 5260-5272 (2003)
• [文献書誌] Mizukoshi, T., Tanaka, T., Arai, K., Kohda, D., Masai, H.: "A critical role of the 3'-terminus of nascent DNA chains in recognition of stalled replication forks."Journal of Biological Chemistry. 278. 42234-42239 (2003)
• [文献書誌] You, Z., Ishimi, Y., Mizuno, T., Sugasawa, K., Hanaoka, F., Masai, H.: "Thymine-rich single-stranded DNA sequences specifically activate mouse Mcm4/6/7 helicase on Y-fork and bubble-like substrates."EMBO Journal. 22. 6148-6160 (2003)
• [文献書誌] Furukohri, A., Sato, N., Masai, H., Arai, K., Sugino, A., Waga, S.: "Identification and characterization of a Xenopus homolog of dbf4, a regulatory subunit of the cdc7 protein kinase required for the initiation of DNA."Journal of Biological Chemistry (Tokyo). 134. 447-457 (2003)
• [文献書誌] 正井久雄: "DNAとそれを認識する蛋白質の多様性と普遍性 蛋白質 核酸 酵素 特集 DNA二重らせん構造の半世紀(1)"共立出版. 589-591 (2003)