可動性遺伝因子による部位特異的染色体切断を利用した組換えの研究

利用移动遗传元件进行位点特异性染色体断裂的重组研究

基本信息

批准号：
18870024
负责人：
福田智行
金额：
$ 1.74万
依托单位：
The Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (Start-up)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18870024/
关键词：
減数分裂組換え出芽酵母二重鎖切断 Spoll VDE Spo11

项目摘要

減数分裂期組換えは、Spollタンパク質が染色体DNAを切断することで開始され、切断が相同染色体を鋳型とした相同組換えで修復されることで完了する。この際の各染色体上には、SpollによるDNA切断が高頻度に生じる箇所(ホットスポット)が集中する領域(ホットドメイン)と、切断がほとんど生じない領域(コールドドメイン)とが特徴的に分布する。こうした減数分裂期組換えの位置を制御する機構の解明を目的として、出芽酵母の染色体にSpollや他のヌクレアーゼをターゲッティングすることで人為的な切断を導入するというアプローチを試みた。その結果、Spollを強制的にコールドドメインに結合させても切断は著しく妨げられることが明らかになった。更に、ホットドメインではSpollが多量体化して切断反応を活性化するのに対し、コールドドメインではたとえ染色体に結合しても単量体のままであることを見いだした。以上から、染色体領域に依存したSpollの活性化あるいは抑制機構の存在が示唆された。次に、ホットスポット近傍に人為的な染色体切断を引き起こし、その効果を解析した。その結果、導入した切断がホットスポットでの切断を抑制することを観察した。この効果は広範囲(30kb以上)に渡って見られ、導入した切断の活性が高いほどより強く作用していた。また、抑制効果は切断の生じた染色体上だけでなく、切断が生じていない相同染色体上のホットスポットにも作用していた。一方、ホットスポットの必要条件を満たした箇所が近傍に複数存在している場合には、切断の活性化をめぐって互いが競合することと、この競合は同一染色体にのみに作用し、相同染色体上へは作用しないこととを明らかにした。かくして、減数分裂期組換えが特定の領域でごく少数だけ起きるように、切断の前後で複数の制御が存在していることが示唆された。

减数分裂的重组是由Spoll蛋白裂解染色体DNA引发的，并在用同源染色体模板的同源重组修复裂解时完成。目前，在每种染色体上，裂解经常发生DNA裂解经常发生（热点）和几乎没有发生裂解的区域（热点）和几乎没有发生裂解的区域（热点）。为了阐明调节减数分裂重组位置的机制，我们试图通过将Spoll和其他核酸酶和其他核酸酶靶向萌芽的酵母染色体来引入人工裂解。结果，据揭示了强迫与冷结构域的强迫结合可以显着阻止裂解。此外，我们发现在热结构域中，旋转多种并激活裂解反应，而在冷结构域中，即使与染色体结合，也仍然是单体。以上表明存在染色体区域依赖性激活或抑制SPOLL的存在。接下来，在热点附近引起人造染色体断裂，并分析了效果。结果，观察到引入的切割抑制在热点处被抑制。观察到这种效果在较宽的范围内（超过30 kb），裂解活性越高，效果越强。此外，抑制作用不仅作用于发生裂解的染色体，而且还对发生裂解的同源染色体的热点。另一方面，当附近有多个满足热点需求的位置时，每个地方都会竞争裂解的激活，并且该竞争只会影响相同的染色体，并且不会影响同源染色体。因此，有人提出裂解之前和之后存在多个对照，因此仅在少数特定区域中发生减数分裂重组。