マウスDNAトポイソメラーゼIIαの細胞周期制御における役割に関する分子遺伝学

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14033207
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 関水 和久 東京大学, 大学院・薬学系研究科, 教授 (90126095)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 伊藤 貴浩 東京大学, 大学院・薬学系研究科, 助手 (00323452) ; 黒川 健児 東京大学, 大学院・薬学系研究科, 助手 (80304963)
• Keywords: トポイソメラーゼ / 細胞周期 / ノックアウトマウス / G0期 / 血清飢餓 / シュナイダー細胞 / 酵母細胞 / アポトーシス

Research Abstract

DNAトポイソメラーゼIIαの遺伝子ノックアウトマウスを作出し、この酵素がマウスのハイ発生の初期に必要不可欠な役割を果たしていることを初めて遺伝学的に証明した。さらに、この酵素が失活した初期胚では、アポトーシスが誘導されることを明らかにした。
さらに、培養ほ乳動物細胞において、血清飢餓条件からの復帰や脾臓細胞のマイトージェン処理などの系を用いて、DNAトポイソメラーゼIIの阻害剤であるICRF-193が、G0期からS期への移行を阻害することを示し、論文として報告した。
また、ショウジョウバエ由来の培養細胞であるシュナイダー細胞について、高密度細胞数条件下でG0期とした細胞を低密度でS期へと誘導した場合、放射標識したチミジンの酸不溶性画分への取込みでみたDNA合成は、ICRF-193に対して感受性を示した。さらに、RNAiによりDNAトポイソメラーゼIIの遺伝子発現を抑制した場合にも、DNA合成の低下が見られた。これらの結果は、研究代表者らがこれまでほ乳動物細胞で見いだした、G0期からS期の移行にDNAトポイソメラーゼIIが必須であるという結果と一致していた。一方、酵母のDNAトポイソメラーゼIIの温度感受性変異株を用い、炭素源を枯渇状態にしてG0期とした場合、炭素源再添加によるS期への移行が、非制限条件下でも起きることを、放射性ウラシルの取込み、及び、染色体DNAのフローサイトメーターによる分析から明らかにした。したがって、酵母細胞においては、G0期からS期への移行において、DNAトポイソメラーゼIIは必須ではないことが分かった。以上の結果は、G0期からS期への移行におけるDNAトポイソメラーゼIIの寄与が、単細胞生物と多細胞生物では異なっていることを示唆している。

Research Products

• [Publications] M.S.Hossain, N.Akimitsu, K.Kurokawa, K.Sekimizu: "Myogenic differentiation of Drosophila Schneider cells by DNA double-strand break-inducing drugs"Differentiation. 71. 271-280 (2003)
• [Publications] N.Akimitsu, N.Adachi, H.Hirai, M.S.Hossain, H.Hamamoto, M.Kobayashi, Y.Aratani, H.Koyama, K.Sekimizu: "Enforced cytokinesis without complete nuclear division in embryonic cells depleting the activity of DNA topoisomerase IIalpha"Genes Cells. 8. 393-402 (2003)
• [Publications] N.Akimitsu, K.Kamura, S.Tone, A.Sakaguchi, A.Kikuchi, H.Hamamoto, K.Sekimizu: "Induction of apoptosis by depletion of DNA topoisomerase IIalpha in mammalian cells"Biochem Biophys Res Commun. 307. 301-307 (2003)