ヒトゲノム広領域のGC含量分布とS期内複製時期の測定

测量人类基因组广泛区域的 GC 含量分布和 S 期复制时间

基本信息

批准号：
12024226
负责人：
池村淑道
金额：
$ 1.73万
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 (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

全配列が決定されたヒト21番染色体長腕の全域と、ヒト11番染色体の長腕の全域を対象に、詳細な複製時期地図をゲノム配列レベルで作成した。21番染色体については公表された完全ゲノム配列をもとにPCRプライマーを作成し、11番染色体については理研グループがBACの選別に用いたSTSマーカーを中心に、複製時期の測定を行った。染色体11qおよび21qの両方において、S期前半と後半の複製領域がRとGバンド領域に対応することが判明し、複製時期がS期前半から後半に明瞭に転換している領域を約30箇所、塩基配列レベルで特定できた。また、GC含量の区分境界と複製時期の転換部位とが密接に関係することも明らかになり、これらの転換部位をバンド境界の構造上ならびに機能上の要件を満たす部位として塩基配列レベルで特定した。GC%の区分的分布と複製時期との一般的な関係からずれる箇所を、少数ながら見い出したが、その例外的な部位はセントロメアやテロメアの近傍に集中していた。これらの領域の持つ複製時期への遅延効果と考えられる。S期の早い時期に複製する領域ほど遺伝子密度が高いことも明らかになった。上記の解析を行う過程で、S期前半から後半への複製時期の転換部位には病因遺伝子、特に脳神経疾患遺伝子および癌関係遺伝子が集中して存在するとの予想外の知見を得た。複製時期の転換領域では、DNA複製フォークの進行が休止する可能性が指摘されており、組み換え頻度が上昇していると予想されてきた。染色体転座や遺伝子増幅と関係した癌関係遺伝子がこの領域に局在することと関係すると考えられる。バンド領域は複製時期と関係するだけではなく、クロマチン構造の粗密度と関係することも知られている。従って、染色体バンド境界においてはクロマチン構造の粗密度が転換している可能性が考えられる。

在基因组序列水平上为人类 21 号染色体的整个长臂（其整个序列已确定）和人类 11 号染色体的整个长臂创建了详细的复制时间图。对于21号染色体，根据公开的完整基因组序列制作PCR引物，对于11号染色体，主要使用RIKEN小组用于BAC选择的STS标记来测量复制时间。在11q和21q染色体上，发现S期前半段和后半段的复制区域对应于R和G带区域，并且发现了大约30个复制时间与前半段明显切换的区域S期到S期的后半部分，可以在碱基序列水平上识别。还揭示了GC含量的划分边界与复制时间的转换位点之间存在密切关系，并且这些转换位点在核苷酸序列水平上被鉴定为满足带边界的结构和功能要求的位点。尽管我们发现少数位置偏离了GC%的片段分布与复制时间之间的一般关系，但这些特殊位置集中在着丝粒和端粒附近。这被认为是由于这些区域对复制定时的延迟效应。研究还表明，在 S 期早期复制的区域具有更高的基因密度。在进行上述分析的过程中，我们意外地发现，致病基因，尤其是脑神经疾病基因和癌症相关基因，集中在早期S期向晚期S期转变的部位。有人指出，DNA复制叉的进展可能在复制发生的区域停止，并且预计重组频率会增加。这被认为与该区域中与染色体易位和基因扩增相关的癌症相关基因的定位有关。已知带区不仅与复制时间有关，还与染色质结构的粗密度有关。因此，染色质结构的粗密度可能在染色体带边界发生变化。