バクテリア環状ゲノム構造の構築原理の解明

阐明细菌环状基因组结构的构建原理

基本信息

批准号：
16013247
负责人：
仁木宏典
金额：
$ 4.48万
依托单位：
National Institute of Genetics
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：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16013247/
关键词：
大腸菌ゲノム核様体逆位複製起点

项目摘要

本研究ではバクテリア染色体の配列や、染色体の全体構造そのものが核様体の形成にどのように関与しているのかを調べ、バクテリア染色体構造の全体像を明らかにすることを目的とした。大腸菌の環状染色体では、複製起点領域を含むOriドメインと複製終点領域を含むTerドメインの2つの染色体ドメインがある(Niki et al.2000)。染色体工学的手法を使って、大腸菌染色体に大規模でかつ体系的な逆位を導入した一連の変異株を作成した。これら変異株では、染色体ドメインの配置が変わっている。染色体のoriC-difの中心軸で逆位を起こした変異株では、染色体の分配に異常が生じ、高頻度で無核細胞が出現した。しかも、逆位の位置によってdifの部位がOriドメインに近接する変異(83minと35min領域での逆位;Inv[84-35])と、そうならずdifが残るような逆位変異(83minと33min領域での逆位;Inv[84-33])では、無核細胞の発生頻度が11.7%と37.1%と非常に異なっていた。これら逆位変異において、Terドメイン内での複製ファーク停止活性、いわゆるTer活性が影響しているか否か検証するため、Ter活性に必須のtus遺伝子の破壊変異を導入した。その結果、Inv[84-35]逆位では36.7%と無核細胞が増えた。一方、Inv[84-33]逆位では、ほぼ影響を受けなかった。複製フォークの停止は、染色体の複製倍加の速度を規定する。複製フォークの停止が解除され、染色体の倍加時間が早まることが複製した染色体の核様体へ再構成を乱し、その結果として染色体分配の異常を招くのではないかと推察される。このモデルを、検証するためにこれら逆位変異株での複製起点領域の分配・移動を解析することを試みている。

在本研究中，我们旨在通过研究细菌染色体的排列和染色体本身的整体结构如何参与类核的形成来阐明细菌染色体结构的整体情况。大肠杆菌的环状染色体有两个染色体结构域：Ori 结构域（包含复制起点区域）和 Ter 结构域（包含复制终止区域）（Niki 等，2000）。利用染色体工程技术，他们创建了一系列突变菌株，将大规模、系统的倒位引入大肠杆菌染色体。在这些突变体中，染色体结构域的排列发生了改变。在oriC-dif中轴倒置的突变体中，染色体分离异常并且无核细胞出现频率较高。此外，根据倒位的位置，存在dif位点靠近Ori结构域的突变（83分钟和35分钟区域的倒位；Inv[84-35]）和保留dif的倒位突变（83分钟）在33分钟区域反转(Inv[84-33])中，无核细胞的频率差异很大，分别为11.7%和37.1%。为了验证这些倒位突变是否影响 Ter 结构域内的复制终止活性，即所谓的 Ter 活性，我们在 tus 基因中引入了一个破坏突变，这对于 Ter 活性至关重要。结果，Inv[84-35]反转中无核细胞的数量增加了36.7%。另一方面，Inv[84-33]反转几乎没有效果。复制叉停滞定义了染色体复制加倍的速率。据推测，复制叉停滞的释放和染色体倍增时间的加速扰乱了复制染色体重排成核的过程，导致染色体分离异常。为了验证这个模型，我们试图分析这些反转突变体中复制起点区域的分布和运动。