複製フォーク阻害によって誘導される組み換え反応と遺伝子増幅

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13141205
• Research Institution: Okazaki National Research Institutes
• Principal Investigator: 堀内 嵩 岡崎国立共同研究機構, 基礎生物学研究所, 教授 (60108644)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 篠原 彰 大阪大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (00252578) ; 小林 武彦 岡崎国立共同研究機構, 基礎生物学研究所, 助手 (40270475) ; 定塚 勝樹 岡崎国立共同研究機構, 基礎生物学研究所, 助手 (40291893)
• Keywords: 出芽酵母 / 複製フォーク阻害 / 遺伝子増幅 / サイレンシング / リボゾームRNA遺伝子 / Fob1タンパク質 / 組み換え

Research Abstract

真核生物のリボゾームRNA遺伝子(rDNA)は典型的な繰り返し遺伝子の一つである。出芽酵母では約150コピーのrDNAが、染色体XII上の特定領域に集中している。我々はこれまで不明であったこのコピー数の増減の原因が、各コピーに存在する複製フォーク阻害部位(RFB)で起こるフォーク阻害であることを見いだしてきた。つまり、フォーク阻害が起こらない変異(fob1)株では、rDNA領域内の組み換えが起こらず、コピー数の増減がほぼ完全に抑制される。
一方Sir2はサイレンシングに必至なタンパク質で、rDNA領域では組み換えを抑制していることが知られている。そのためsir2欠損株ではrDNA領域の組み換えは活性化され、コピー数の変動が野生株に比べて著しい。その機構を調べた。Sir2によって活性化される組み換えはFob1に依存していた。次に、sir2変異によって活性化されるのは、FOB1依存の組み換えのどの過程かを調べた。その結果、RFBにおけるフォーク阻害やそこで起こる2本鎖DNAの切断過程が活性化されるのではなく、フォークが阻害された時、姉妹染色体同士のを連結するコヘーシンの働きが弱まることが明かとなった。このことは、Sir2タンパクが存在すると、阻害を受けた複製フォークのいずれの姉妹染色体が切断されても、姉妹染色体同士をコヘーシンが結びつけるため、コピーのずれた組み換えが起こり難いが、Sir2タンパクが欠けると姉妹染色体同士が自由になるため、ずれたコピー間の対合が容易になり、その結果コピー数の変動が激しくなると思われる。

Research Products

• [Publications] 児玉顕二他7名: "Amplification of Hot DNA segments in Escherichia coli"Molecular Microbiology. 45. 1575-1588 (2002)
• [Publications] 定塚勝樹, 堀内 嵩: "Replication fork block protein, Fob1, acts as an rDNA region specific recombinator in S. cerevisiae"Genes to Cells. 7. 99-113 (2002)
• [Publications] 篠原他3名: "Crossover interference in Saccharomyces cerevisiae requires a TID1/RDH54-and DMC1-dependent pathway"Genetics. (印刷中). (2003)
• [Publications] 篠原他3名: "The mitotic DNA damaga checkpoint proteins Rad17 and Rad24 are required for the repair of double-strand breaks during meiosis in yeast"Genetics. (印刷中). (2003)
• [Publications] 篠原 彰, 篠原美紀: "染色体上でのDNA鎖交換反応-相同組換えの分子メカニズムと細胞機能"細胞工学. 22. 278-282 (2003)