個体生命を支える素機構の統合

支持个体生命的基本机制的整合

基本信息

批准号：
12CE2007
负责人：
近藤寿人
金额：
$ 1273.6万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for COE Research
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、(1)それぞれの細胞が持つ核に与えられている一組の遺伝情報(ゲノム情報)がどのようにして読み出され、個体をつくるのか?(2)その個体では、ゲノムや細胞がうけるさまざまな損傷をどのように修復して健全な生命を維持するのか?という生命の基本問題に答えようとするものである。異体的な素機構(遺伝子複製・修復・転写、分化調節、アポトーシス、核細胞質間輸送などに関するもの)の解析から出発しつつ、階層縦断的なアプローチからなる組織的な研究を実施して、個体の形成と個体生命の維持機構の全体像を示すことを目標とした。平成16年度には、以下に述べる研究の進展がみられた。1.分泌タンパク質Nodalとその阻害タンパク質の相互作用によって細胞内のSmad-FoxH1タンパク質複合体の活性が制御されて原始内胚葉領域が移動し、それが、胚の将来の脳(前側)部分を裏打ちして体の頭尾方向が決まることを示した。多系統のノックアウトマウスと高度の胚操作技術を駆使した。(濱田)2.その過程の後、神経誘導のプロセスによって、SOX2転写調節因子遺伝子が発現を開始して、胚の中の将来の脳を規定しながら頭部側より尾部側に向かって発現領域を広げる。神経誘導の開始、また、異なった脳部域を制御する5種類のエンハンサーを見つけて、神経誘導および脳の部域化の各ステップを分析した。SOX2は単独で作用するのではなく、PAX, POUファミリーの転写複合体をつくり、それらの複合体がもつDNA結合と活性の特異性にもとづいて遺伝子群を制御することを示した。(近藤)3.転写と共役したDNA修復に関与するXAB2蛋白質複合体を中心とした研究をすすめた。色素性乾皮症A群(XPA)蛋白質に結合する蛋白質であるXAB2を含む蛋白質複合体の精製を行い、分析した。XAB2蛋白質コア複合体は6種類の構成因子からなることがわかった。複合体構成因子の幾つかはスプライシング因子として知られているものであった。XAB2をノックダウンした細胞は、TCR能が低下し、紫外線高感受性となり、mRNAスプライシングにも異常を示した。XAB2が、TCR、転写、スプライシングに関与する多機能性蛋白質複合体の繋ぎめ的因子であることが示された。(田中)4.DNA複製開始に必須な新しい蛋白複合体GINS(Sld5-Psf1-Psf2-Psf3の複合体)を分析した。この蛋白複合体は染色体複製に必須なDNA polymerase εと直接相互作用して、染色体複製開始反応を行っていることをin vivo及びin vitroで明らかにした。一方、この染色体複製開始を厳密に制御しているCdc7/Dbf4 protein kinase複合体の複製開始反応における機能解析を行い、Cdc7/Dbf4複合体がMcm2-7複合体に定量的に結合することが重要であることを明らかにした(杉野)5.アポトーシス反応の惹起にかかわるミトコンドリア膜透過性の制御をノックアウトマウスを用いて解析した。ミトコンドリア膜透過性亢進に関わることが示唆されていたシクロフィリンDノックアウトマウスを作製した。このマウスのミトコンドリアは、Caなどにより誘導される膜透過性亢進現象を起こさないことを示した。また、ミトコンドリア膜透過性に関与する可能性を見いだした新規のミトコンドリア膜チャネルの機能の詳細な解析を実施した。(辻本)6.転写調節因子の核局在化シグナル受容体であり、importin βと核蛋白質の結合を仲介するアダプダー分子であると考えられていたimportin αが、importin βと関係なく、それ自身の能力で核膜孔を通過できることを示し、輸送機構の多様性を明らかにしてきた。また、importin βの変異体を利用することにより、核膜孔の核内外通過において重要なimportin βの核膜孔複合体相互作用領域を決定することができ、核膜孔通過の方向性決定の理解に向けた研究を進めることができた。(米田)

这项研究的重点是（1）赋予每个细胞细胞核的一组遗传信息（基因组信息）是如何被读出以创建个体的？（2）基因组是如何的，它试图回答生命的基本问题：细胞如何修复受到的各种损伤并维持健康的生活？我们从分析不同的基本机制（涉及基因复制、修复、转录、分化调控、细胞凋亡、核质运输等）出发，采用分层、纵向的方法进行系统研究，目的是提供一个整体。微生物的形成和个体生命的维持机制的图景。 2004年，取得了以下研究进展。 1. 分泌蛋白Nodal与其抑制蛋白之间的相互作用控制细胞内Smad-FoxH1蛋白复合物的活性，导致原始内胚层区域的运动，该区域将排列在胚胎的未来大脑（前部）部分。结果表明，身体的头尾方向由下式决定：我们充分利用了多品系基因敲除小鼠和先进的胚胎操作技术。 (Hamada) 2. 在这个过程之后，SOX2转录调节基因通过神经诱导过程开始表达，表达区域从颅侧移动到尾侧，定义了胚胎中未来的大脑扩展。我们发现了五种启动神经诱导并控制不同大脑区域的增强子，并分析了神经诱导和大脑区域化的每个步骤。我们发现 SOX2 并不单独起作用，而是形成 PAX 和 POU 家族的转录复合物，并根据 DNA 结合的特异性和这些复合物的活性来控制基因。 (Kondo) 3. 我们的研究重点是 XAB2 蛋白复合物，该复合物参与 DNA 修复和转录。纯化并分析了含有 XAB2 的蛋白质复合物，XAB2 是一种与着色性干皮病 A 组 (XPA) 蛋白质结合的蛋白质。 XAB2 蛋白核心复合物被发现由六个组成因子组成。一些复杂的组成因子被称为剪接因子。 XAB2被敲低的细胞TCR能力下降，对紫外线的敏感性增加，并且mRNA剪接出现异常。 XAB2 被证明是参与 TCR、转录和剪接的多功能蛋白复合物中的连接因子。（田中） 4. 我们分析了一种新的蛋白质复合物 GINS（Sld5-Psf1-Psf2-Psf3 复合物），它对于 DNA 复制的启动至关重要。我们在体内和体外证明，这种蛋白质复合物直接与染色体复制所必需的 DNA 聚合酶 ε 相互作用，并启动染色体复制。另一方面，我们分析了严格控制染色体复制起始的Cdc7/Dbf4蛋白激酶复合物在复制起始反应中的功能，发现Cdc7/Dbf4复合物与Mcm2定量结合非常重要。 -7复合物。(Sugino) 5.使用基因敲除小鼠分析了参与细胞凋亡反应诱导的线粒体膜通透性的控制。我们培育了亲环蛋白 D 敲除小鼠，该小鼠被认为与线粒体膜通透性有关。我们发现该小鼠的线粒体不会受到 Ca 或其他物质诱导的膜通透性增强的影响。我们还对一种新型线粒体膜通道的功能进行了详细分析，发现该通道可能与线粒体膜通透性有关。 (Tsujimoto) 6. Importin α，它是转录调节因子的核定位信号受体，被认为是介导 importin β 和核蛋白之间结合的衔接分子，我们已经证明了它能够通过核孔通过核膜孔的能力，并揭示了运输机制的多样性。此外，通过使用importin β突变体，可以确定importin β与核孔复合物的相互作用区域，这对于核孔进出细胞核很重要，并确定核孔的方向我们能够推进研究以实现理解。（米田）