ユビキチンによる遺伝的相同組み換えの抑制とゲノム恒常性維持機構の解析

泛素对遗传同源重组的抑制及基因组稳态维持机制分析

• 批准号: 15023258
• 负责人: 山尾 文明
• 金额: $ 2.5万
• 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: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15023258/
• 关键词: ユビキチン; タンパク質分解; ユビキチンリガーゼ; 相同組換え; 損傷DNA修復; ユビキチン; タンパク質分解; ユビキチンリガーゼ; 相同組換え; 損傷DNA修復

減数分裂期では相同染色体どうしの交叉による組換えが一般的であり必須でもあるが,体細胞分裂期には組み換えは通常起こらない.逆に,体細胞分裂期での遺伝的組み換え機構を抑制することは染色体の安定性保持の観点からは必要であると考えられる.そこにはなんらかの抑制的制御が働いていると思われるが,現在に至るもその機構の端緒は見い出されていない.我々は,分裂酵母のユビキチン結合酵素E2(Ubc)の欠損による表現型を系統的に調べる過程で,その一つ,Ubc7の欠損した細胞では相同組み換えの頻度が劇的に上昇していることを見い出した.そのメカニズムを解明するためこの経路に働くユビキチンリガーゼを検索した.ユビキチンリガーゼの基本タイプのサブファミリーはCullinタンパク質(Cul)をコアにした複合体である.ヒト細胞に5種類存在するCullinファミリーのうち、分裂酵母には3種(cullin1,3,4)がホモログとして存在する.Cullin1リガーゼ(SCF複合体)以外の様態と機能は不明である.そこでCullin3,4の分裂酵母ホモログのPcu2,Pcu3遺伝子の機能を解析したところ、Pcu3欠損株で、Ubc7欠損株と同様に、重複配列間のポップアウト頻度が上昇し、紫外線とMMSに対して野性株よりも抵抗性を示した.これらの結果から、Ubc7とPcu3の相互作用の確認とともに、Ubc7/Pcu3が組換え抑制機能を有するE2/E3経路であると結論した.

同源染色体的跨界重组是普遍的，在减数分裂阶段是必不可少的，但是在体细胞分裂期间通常不会重组。相反，从维持染色体稳定性的角度来看，认为在体细胞分裂过程中抑制遗传重组机制是必要的。看来某种抑制性控制在那里处于活动状态，但是直到今天尚未发现该机制。在系统检查裂变酵母中泛素偶联酶E2（UBC）引起的表型的过程中，我们发现缺乏UBC7的细胞中同源重组的频率显着增加。为了阐明该机制，我们搜索了在该途径中起作用的泛素连接酶。亚家族是由库氏蛋白蛋白（CUL）组成的复合物。在人类细胞中五种类型的cullin家族中，有三种物种（Cullin1，3，4）作为裂变酵母中的同源物存在。 Cullin1连接酶（SCF复合物）以外的模式和功能未知。因此，当我们分析cullin3，4裂变酵母同源物中PCU2和PCU3基因的功能时，我们发现PCU2和PCU3基因与UBC7缺陷型菌株相似，重叠序列之间的弹出频率增加，显示出对紫外线和MMS的阻力比野生菌株更大。从这些结果中，我们确认了UBC7和PCU3之间的相互作用，并得出结论，UBC7/PCU3是具有重组抑制功能的E2/E3途径。