バクテリア核様体の動的形態変化を司る因子と機能領域の時空間解析

控制细菌核动态形态变化的因素和功能区域的时空分析

基本信息

批准号：
17050024
负责人：
仁木宏典
金额：
$ 4.1万
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：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

大腸菌の染色体複製とその分配は同時に進行し,複製した染色体部分から順次分配されて行く。また、原核生物の染色体は細胞内で核様体という高次構造体を形成する.核様体は、マルチフォーク複製増殖下で、動的な形態の変化を示す。これは複製や分配の動的変化が、核様体の形態に反映しているからだと思われる。このことは,複製開始点を細胞の両極へ移動させるセントロメア様の機能領域migSが欠損すると,核様体の形態に変化が起こることからも察することができる。このような核様体の形態変化から、大腸菌の細胞内での染色体の分配や核様体その物の形成機構の解明につながるものと期待される。本研究課題では、本年度、マルチフォーク複製増殖下の細胞について、分裂周期を通した細胞内での大腸菌の核様体の形態変化を調べた。まず、ゼラチンを含む富栄養培地中で増殖する大腸菌の核様体の形態の経時変化から,核様体がある一連の規則的な形態変化をしながら分配されていることを確認した。さらに、核様体をDNA特異的な蛍光染色剤(DAPI)で染色し,その顕微鏡の連続切片像から核様体の3次元構築を行った.これらの結果から得られた3次元の核様体の構造は,核様体が複製した染色体領域が2つに分かれ,それぞれが新たな核様体を形成するというモデルとよく一致していた。また、核様体の3次元構造と複製開始点や複製終了領域,migSなどとの位置関係を調べた結果、核様体の3次元構造の変化は、必ずしも複製開始点やmigSとの位置関係とは一致するものではない。核様体が2つに分かれ、サブドメインが形成されるとき、染色体凝集因子であるMukBタンパク質がその中心にあるようである。

大肠杆菌的染色体复制和分割同时进行，复制完成的染色体部分依次分割。此外，原核染色体在细胞内形成一种称为类核的高级结构。类核在多叉复制和增殖过程中表现出动态的形态变化。这似乎是因为复制和分布的动态变化反映在类核的形态中。这可以从以下事实推断出来：migS（一种将复制起点移动到细胞两极的类似着丝粒的功能区域）的缺失会导致核仁形态的变化。类核的这些形态变化预计将有助于阐明大肠杆菌细胞内染色体的分布以及类核本身的形成机制。在今年的这个研究项目中，我们研究了经历多叉复制的细胞在整个细胞分裂周期中大肠杆菌核的形态变化。首先，我们根据在含有明胶的丰富培养基中生长的大肠杆菌核仁形态的时间变化，证实核仁通过一系列规则的形态变化进行分布。此外，我们用DNA特异性荧光染料（DAPI）对核仁进行染色，并根据显微镜下的连续切片图像构建了核仁的三维结构。从这些结果获得的三维核仁身体结构良好与一个模型一致，其中复制核的染色体区域分裂成两个，每个形成一个新的核。另外，通过研究核仁的3D结构与复制起始点、复制终止区域、migS等之间的位置关系，核仁的3D结构的变化不一定与与复制起始点、复制终止区域、migS等的位置关系相关。复制起点和 migS 不匹配。当类核分裂成两个子结构域时，染色体粘附蛋白 MukB 似乎位于中心。