プロテオバクテリアにおけるメチル化DNA関連遺伝子群の網羅的研究

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13206064
• 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: 山添 光芳 京都大学, 大学院・医学研究科, 助手 (00284745) ; 山中 邦俊 熊本大学, 発生医学研究センター, 助手 (90212290)
• キーワード: DNAメチラーゼ / SeqA / MukB / 複製フォーク / 染色体分配 / MutS / 複製装置 / DNAスライデングクランプ

研究概要

大腸菌染色体分配の分子機構について研究を行い下記のことを明らかにした。
1.染色体DNAの複製の開始の調節機構に関与する半メチル化GATCに特異的に結合するSeqAタンパク質は複製開始タンパク質DnaAが半メチル化oriC領域のDnaAボックスに結合することを競合的に強く阻害することにより、複製の再開始を抑制する。
2.SeqAのクラスターは複製フォークの半メチル化DNAに結合したSeqA分子の集合体であることを証明した。
3.DNAポリメラーゼIIIホロ酵素のβサブユニット(DnaN、DNAスライデングクランプ)の細胞内分布の解析は、oriCから開始した2方向の複製のための2組の複製装置が複製途中で2つに分かれ1/4、3/4の位置に移動するという先に我々が提出したTranslocating Replication Factoriesモデルを支持するものである。
4.染色体の分配に必須なMukFEBタンパク複合体とMukBタンパクの分子形態を電顕により解析した(生物分子工学研究所の森川耿博士らとの共同研究)。
5.複製の同調系においてoriCおよび他の染色体領域をFISH法で解析し、複製後に姉妹染色体が接着(cohesion)している現象をバクテリアで初めて発見した。この接着した姉妹染色体の解離はSeqA焦点の2分裂の後、複製の後期に起った。mukB欠失株では姉妹染色体の接着は観察されなかった。
6.新生細胞ではMukB-GFPの焦点が2ヶでSeqAの焦点は1ヶであった。細胞分裂前の細胞は4ヶのMukB-GFP焦点と2ヶのSeqA焦点を持っていた。このMukB-GFP焦点の機能については今後の課題である。
7.理化学研究所の胡桃坂仁志博士らとの共同研究でSeqAの結晶化構浩解析に成功した。

研究成果

• [文献書誌] Sunako, Y., Onogi, T., Hiraga, S.: "Sister chromosome cohesion of Escheirchia coli"Mol. Microbiol.. 42. 1233-1241 (2001)
• [文献書誌] Kawakami, H., Iwura, T., Takata, M., Sekimizu, K., Hiraga, S., Katayama, T.: "Arrest of cell division and nucleoid partition by genetic alterations in the sliding clamp of the replicase and in DnaA"Mol. Genet. Genomics. 266. 167-179 (2001)
• [文献書誌] Onogi, T., Ohsumi, K., Katayama, T., Hiraga, S.: "Replication-dependent recruitment of the β-subunit of DNA polymerase III from cytosolic spaces to replication forks in Escherichia coli"J. Bacteriol.. 184. 867-870 (2001)
• [文献書誌] Ohsumi, K., Yamazoe, M., Hiraga, S.: "Dynamic localization of SeqA-bound nascent DNA clusters and MukF-MukE-MukB complex in Escherichia coli cells"Mol. Microbiol.. 40. 835-845 (2001)