増殖から分化への切り換えを制御する二種の蛋白質分解システム

两个蛋白水解系统控制从增殖到分化的转变

基本信息

批准号：
14033231
负责人：
北村憲司
金额：
$ 2.88万
依托单位：
Hiroshima University
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：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

Fizzyファミリー蛋白質はAPC/サイクロソームの活性化に必須であり、分裂酵母ではG2-M進行時にSlp1(Cdc20ホモログ)がその役割を担う。G1期で機能するホモログであるSte9(Cdh1)の機能欠損株は、通常の増殖は正常だがG1期制御が異常になり、細胞分化(接合、減数分裂、胞子形成)が全く起こらない。分裂酵母ゲノムには未解析のfzr1,fzr2,fzr3を含め計5個のFizzyホモログが存在し、これらの細胞分化時の機能を調べた。slp1の転写量は減数分裂前DNA合成後、第一分裂前から第二分裂にかけて一過的に十倍以上に増加し、この時期の機能が推測される。slp1温度感受性株では許容温度でも通常の4つの一倍体胞子ではなく2個の二倍体胞子が形成され、これは減数第一分裂がバイパスされ第二分裂だけが起こるためで、Slp1の機能が第一分裂に必須である事がわかった。fzr3の転写量は減数分裂前DNA合成後から第一核分裂前まで増え、fzr1は核分裂時に転写のピーク、fzr2はfzr1とオーバーラップし更に後期にかけて強く誘導される。これら3つの遺伝子の破壊株はいずれも正常に生育し、fzr2やfzr3破壊株では細胞分化にも特に影響はなかったが、fzr1破壊株では胞子は生じるものの、その大半が1〜2個で形とサイズが不規則だった。詳しく調べると減数分裂前DNA合成や、核分裂自体は正常だが、セントロソームにあたるSPBから派生する二重膜が核を包み込み、成熟胞子になる過程が欠損していた。またste9変異株の減数分裂不能性はRas-ERK MAP kinaseの活性化により抑圧され一倍体でも胞子形成するため、Ste9が減数分裂開始と進行を制御する事が推測される。全貌の解明は今後の課題であるが、Fizzyファミリー蛋白質が増殖時の細胞周期調節以外にも重要な機能を持つ事が明らかになった。

碳纤维家族蛋白对于APC/循环体激活至关重要，而在裂变酵母菌中，SLP1（CDC20同源物）在G2-M进展过程中起着作用。 Ste9（CDH1）在功能上缺乏菌株（CDH1）是一种在G1相中起作用的同源物，对于正常生长而言是正常的，但是G1期调节变得异常，细胞分化（zygote，减数分裂，孢子形成）根本不发生。裂变酵母基因组中总共有五个碳水化合物同源物，包括未分析的FZR1，FZR2和FZR3，研究了这些细胞在分化过程中的功能。 SLP1转录的量从第一分裂前的第一个分裂之前的前DNA合成增加了十倍以上，并且估计其在此期间的功能。在SLP1温度敏感性菌株中，在允许的温度下形成了两个二倍体孢子，而不是四个正常的单倍体孢子，这是因为第一个减数分裂分裂被绕过，仅发生了第二个分裂，并且发现SLP1功能对于第一个分裂至关重要。 FZR3的转录量从前核DNA的合成中增加，直到第一次核裂变之前，FZR1在核裂变期间达到峰值，而FZR2与FZR1重叠，并更强烈地诱导到后期阶段。所有三个基因破坏菌株均正常增长，FZR2和FZR3破坏菌株对细胞分化没有特别的影响，但是尽管孢子发生在FZR1中断菌株中，但大多数孢子的形状和大小为1-2。如果我们仔细研究了，前核心DNA的合成和核裂变本身是正常的，但是缺乏包围核的过程，因为源自SPB的双膜（一个中心体）将细胞核包裹并变成成熟的孢子。此外，RAS-ERK MAP激酶和单倍体中的孢子的激活抑制了Ste9突变菌株的惯性，因此猜测Ste9调节减数分裂的起始和进展。虽然阐明全局是未来的挑战，但据透露，碳纤维蛋白在增殖过程中具有重要功能以外的其他功能。