酵母減数分裂における相同的組換え活性化機構

酵母减数分裂中的同源重组激活机制

• 批准号: 07283223
• 负责人: 太田 邦史
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: The Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-07283223/
• 关键词: 減数分裂; 酵母; 組換え; 組換えホットスポット; クロマチン; DNA二重鎖切断

遺伝的組換えは、減数分裂において著しい活性化を受けるが、その仕組みについては不明な点が多い。出芽酵母減数分裂期組換えの大半は、ホットスポットと呼ばれる染色体領域に生じるDNAの二重鎖切断によって開始される。これまでに、このホットスポット領域のクロマチンが、ヌクレアーゼの攻撃を受けやすいオープンな状態になっていること、またクロマチン構造が減数分裂期に変化し、さらにヌクレアーゼの攻撃を受けやすいある種の状態をとることを示した(Ohta et al., EMBOJ. 13,5754,1994)。本年度は、まずクロマチン構造変化が起きる箇所を塩基配列のレベルで決定した。その結果、クロマチン構造変化は、ホットスポットの領域内の複数の箇所で発生していることを明らかにした。最近、他のグループにより二重鎖切断部位も塩基配列レベルでは多数の箇所で生じることが明らかにされた。その結果と比較すると、クロマチン構造変化が二重鎖切断部位に近接した部分に集中して起きていることがわかった。次に、クロマチン構造変化に関わる遺伝的要因を調べ、二重鎖切断に必須な遺伝子であるMRE2とMRE11がクロマチン構造変化に関与していることを明らかにした。一方、二重鎖切断に必須なRAD50遺伝子を破壊した株では、有為なクロマチン構造変化が認められた。RAD50とMRE11の二重変異株について調べると、クロマチン構造変化はMRE11欠損株と同程度にまで抑制されていた。以上の結果から、1)クロマチン構造変化が組換え開始に必要な因子に依存していること、2)クロマチン構造変化は二重鎖切断より前に起こる反応であることが示された。また、RAD50とMRE11の遺伝子産物同士が複合体を形成している可能性が示唆されていることを考えあわせると、クロマチン構造変化はMRE11遺伝子産物を含む組換え開始複合体がホットスポット上に相互作用する状態の反映であると考えられる(投稿準備中)。また上記研究過程で、減数分裂期に活性化されるミトコンドリア由来の新規のエンドヌクレアーゼを見出し、その性質を明らかにした(Mol. Gen. Genet. 印刷中)。

减数分裂期间基因重组显着激活，但其机制仍不清楚。酿酒酵母中的大多数减数分裂重组是由称为热点的染色体区域的 DNA 双链断裂引发的。先前的研究表明，该热点区域的染色质处于开放状态，容易受到核酸酶的攻击，并且在减数分裂过程中染色质结构发生变化，形成某种更容易受到核酸酶攻击的状态（Ohta等，2017）。 ，EMBOJ 13，5754，1994）。今年，我们首先在碱基序列水平上确定了染色质结构变化发生的位置。结果表明，热点区域内的多个位置发生染色质结构变化。最近，其他研究小组发现双链断裂也发生在碱基序列水平的许多位置。比较这些结果，我们发现染色质结构变化集中在靠近双链断裂位点的区域。接下来，我们研究了染色质结构变化所涉及的遗传因素，发现双链断裂的必需基因MRE2和MRE11参与了染色质结构变化。另一方面，在双链断裂所必需的 RAD50 基因被破坏的菌株中观察到染色质结构的显着变化。当我们研究 RAD50 和 MRE11 双突变菌株时，染色质结构变化被抑制到与 MRE11 缺陷菌株相同的程度。上述结果表明，1）染色质结构变化取决于重组起始所需的因素，2）染色质结构变化发生在双链断裂之前。此外，考虑到有人提出RAD50和MRE11基因产物可能彼此形成复合物，染色质结构的变化可能是由含有MRE11基因产物的重组起始复合物在热点上相互作用引起的。它被认为反映了操作状态（准备提交）。在上述研究过程中，我们还发现了一种源自线粒体的新型核酸内切酶，该酶在减数分裂过程中被激活，并阐明了其特性（Mol. Gen. Genet. in press）。

项目成果

Ohta, K.: "Endo. Skl: an inducible site-specific endo uuclease from yeast mitochandria." Mol. Gen. Genet.250(in press). (1996)

Ohta, K.：“Endo.Skl：一种来自酵母线粒体的可诱导位点特异性核酸内切酶。”

柴田武彦: "相同組換え開始制御における染色体の機能" 実験医学. 13(増刊). 103-108 (1995)

Takehiko Shibata：“染色体在控制同源重组起始中的功能”实验医学 13（特刊）103-108（1995）。