協調進化の分子遺伝学的基盤の解明

阐明合作进化的分子遗传基础

基本信息

批准号：
02F00548
负责人：
堀内嵩
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Okazaki National Research Institutes
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

(1)彼自身米国でポストドクとして行っていた研究の延長である。協調進化の問題である多コピー遺伝子の配列が同一である機構を明らかにするために、材料として出芽酵母を用い、リボゾームRNA遺伝子(rDNA)を対象に実験系を開発してきた。同一性に直接関係するリピートの増加と減少の速度の正確な測定法を用いて解析を進めている。(2)酵母では、約150コピーのrDNAがタンデムに集中して存在する。我々は2コピーのrDNAから150コピーに増幅する系を開発してきた。互いに異なる配列マーカーを標識した2コピーのrDNAから増幅させ、150コピーに達した後、標識した両マーカーの分布を調べることで、増幅の機構の一側面を明らかにできると考えた。つまり2種類のrDNAが厳密に分かれて増幅するか、ある程度の大まかな領域で起こるか、全くランダムに起こるかを知ることが出来る。現在これに取り組んでいる。(3)生物進化には遺伝子進化が必須であろう。遺伝子進化の機構として、多コピー遺伝子の個々遺伝子への変異誘導が考えられる。一つの可能性としてコピーの増幅中あるいは増幅後における変異誘導が考えられる。我々は、最近酵母rDNAのコピー数が減少すると、(i)rRNA生産量維持のために各rDNAにおける転写の活性化が起こり、(ii)その結果複製と転写の衝突が激しく起こり、(iii)最終的にはその領域の組み換えが活性化されることを見出した。この衝突時に変異誘導が起こる可能性があると考えた。コピー数の減少したrDNAを有する酵母株を用いてその検証に取り組んでいる。同様のことを大腸菌を用いても行っている。大腸菌では7コピーのrDNAがゲノム上に散在しているが、その転写方向は複製の進行方向と一致している。1〜2コピーに減少し、しかも複製がその転写と衝突するような変異株を用いて、転写と複製の衝突によりrDNAでの変異誘導を、rDNA上の変異による抗生物質抵抗性獲得を指標に検討している。

（1）这是他本人在美国做博士后研究的延伸。为了阐明多拷贝基因具有相同序列的机制（合作进化问题），我们开发了一种以酿酒酵母为材料的针对核糖体RNA基因（rDNA）的实验系统。我们正在使用一种精确测量重复次数增加和减少速率的方法进行分析，这与身份直接相关。 (2) 在酵母中，大约有 150 个 rDNA 拷贝集中存在。我们开发了一种系统，可将 2 个 rDNA 拷贝扩增至 150 个拷贝。我们认为，通过扩增两个用不同序列标记标记的 rDNA 拷贝，并在达到 150 个拷贝后，检查两个标记标记的分布，我们可以澄清扩增机制的一个方面。换句话说，可以知道两种类型的rDNA是否是严格分离扩增的，是否发生在某个一般区域，或者是否完全随机发生。我目前正在做这方面的工作。 (3)基因进化对于生物进化至关重要。基因进化的一个可能机制是诱导从多拷贝基因到单个基因的突变。一种可能性是在拷贝扩增期间或之后诱导突变。我们最近发现，当酵母 rDNA 的拷贝数减少时，（i）每个 rDNA 中都会发生转录激活以维持 rRNA 的产生，（ii）因此，复制和转录之间会发生冲突，（iii）我们发现，在该区域最终被激活。我们认为在这次碰撞过程中可能会发生突变诱导。我们正在努力使用 rDNA 拷贝数减少的酵母菌株来验证这一点。使用大肠杆菌也做了同样的事情。在大肠杆菌中，rDNA 的七个拷贝分散在基因组中，转录方向与复制方向一致。使用拷贝数减少至1至2个拷贝且复制与转录发生冲突的突变菌株，由于转录与复制之间的冲突而诱导rDNA突变，并且由于rDNA突变而获得抗生素抗性，我们正在考虑使用它。