新規in vivo可視化技術を用いた真核細胞における遺伝情報発現機構の解析

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13GS0013
• 研究機関: 横浜市立大学
• 研究代表者: 古久保 哲朗 横浜市立大学, 総合理学研究科, 教授 (10271587)
• 研究分担者: 白川 昌宏 横浜市立大学, 総合理学研究科, 教授 (00202119)
• キーワード: 転写調節 / モニタリング / 遺伝子発現 / イメージング / NMR / MRI / ポリリン酸 / レポーター遺伝子

研究概要

すべての生命現象は必要な遺伝情報がプログラム通りに正しく発現することにより支えられている。遺伝子発現プログラムにおいて最も重要な制御段階は「転写」であり、その制御反応に関与する蛋白質の多くはすでに同定されたと考えられるが、それらの生体内における作用機構の詳細は依然として明らかではない。本研究の目的は、生物個体における遺伝子発現を非破壊的に計測する新規手法の開発を行い法を用いて真核細胞の転写制御を支える分子的基盤及びその作動原理を明らかにすることである。
無機リン酸のポリマーであるポリリン酸は、全ての生物に普遍的に存在し、^<31>P-NMRによるマイクロイメージングが可能であることから、遺伝子発現量をモニターする上で非常に有効なプローブになりうるものと考えられる。近年出芽酵母においてポリリン酸の合成に必要な遺伝子が複数同定され、しかもこれらの遺伝子の変異株はポリリン酸を全く蓄積できないにもかかわらず、正常に生育することが明らかにされた。従ってこれらの変異株を宿主として利用し、ポリリン酸合成酵素を新規レポーター遺伝子として発現させれば、ポリリン酸の蓄積量を指標にプロモーター活性を効率よくモニタリングできるはずである。そこで今年度は、培地中の炭素源を交換することにより速やかに誘導あるいは抑制されるプロモーターの下流に種々のポリリン酸合成酵素遺伝子を連結し、オンとオフそれぞれのキネティックスを測定する上で最適と考えられるレポーター遺伝子のスクリーニングを行い、実際にそれらを同定することに成功した。今後は細胞レベルでのモニタリングを可能にするべく、NMR装置の改良を進めるとともに、すでにほぼ確立しつつあるコロニーレベルでの可視化技術を用いて、基本転写因子TFIIDサブユニットの機能解析を行う予定である。

研究成果

• [文献書誌] Kobayashi, A., Akasaka, K., Kawaichi, M., Kokubo, T: "Functional interaction between TATA and upstream CACGTG elements regulates the temporally specific expression of Otx mRNAs during early embryogenesis of the sea urchin, Hemicentrotus pulcherrimus"Nucleic Acids Research. 30・14. 3034-3044 (2002)
• [文献書誌] Kobayashi, A., Miyake, T., Kawaichi, M., Kokubo, T: "Mutations in the histone fold domain of the TAF12 gene show synthetic lethality with the TAF1 gene lacking the TAF N-terminal domain (TAND) by different mechanisms from those in the SPT15 gene encoding the TATA binding protein (TBP)"Nucleic Acids Research. 31・4. 1261-1274 (2003)
• [文献書誌] Takahashi, M., Maraboeuf, F., Sakai, Y., Yakushiji, H., Mishima, M., 他: "Role of tryptophan residues in the recognition of mutagenic oxidized nucleotides by human antimutator MTH1 protein"Journal of Molecular Biology. 319. 129-139 (2002)
• [文献書誌] Sasaki, Y., Furuichi, M., Takahashi, M., Mishima, M., Iwai, S., 他: "A molecular basis for the selective recognition of 2-hydroxy-dATP and 8-oxo-dGTP by human MTH1"Journal of Biological Chemistry. 277. 8579-8587 (2002)
• [文献書誌] Kouno, T., Miura, K., Kanematsu, T., Shirakawa, M., Hirata, M., 他: "1H, 13C and 15N resonance assignments of GABARAP, GABAA receptor associated protein"Journal of Biomolecular NMR. 22. 97-98 (2002)