Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

減数分裂 / 組換え / 染色体 / ゲノム再編成 / DNA再編成 / ゲノム / 染色体再編成 / DNA修復

ゲノムDNAの切断は、様々な染色体再編成や遺伝子変異を生じ、がん化や細胞老化などの疾患に結びつく。一方、減数分裂期にはSpo11 がDNA切断を担うが、染色体転座などは抑制される。今回大規模ゲノム再編成系TAQingシステムを、有糸分裂期と減数分裂期の酵母細胞に適用し、ゲノム再編成への影響を比較した。その結果、有糸分裂期には減数分裂期にはまれな転座やコピー数変動が多数見られた。Spo11欠損株で減数分裂期にTAQingを実施したが、正常な相同染色体の分離が回復しなかった。Spo11によるＤＮＡ切断が予想以上に重要であることが判明した。

今回の解析により、有糸分裂期に生じたＤＮＡ切断は、転座やコピー数変動などの染色体異常を誘発しやすいが、減数分裂期のSpo11によるDSB形成は何らかの機構でそのような異常を抑制していることが示唆された。この結果は、線虫や分裂酵母の先行研究からは予測できなかったものであり、Spo11によるDSB形成の未知の役割が新たに示されたことになる。また、有糸分裂期のDSB形成で生じる染色体再編成は、がん細胞内で生じる変化に極めて近いものであり、発がんにおけるＤＮＡ切断の役割についても重要な示唆が得られた。

ゲノムの安定性 / リボソームRNA遺伝子 / 遺伝子増幅 / non coding RNA / DNA組換え / コヒーシン / 系統発生学的フットプリンティング法 / 細胞老化 / noncodingプロモーター / DNA損傷薬剤 / サイレンシング / 組み換え / 姉妹染色分体結合 / DNA修復 / 遺伝学 / ゲノム / noncoding RNA / 組換え / 姉妹染色分体

ゲノムの不安定性は細胞老化や癌を引き起こす原因と考えられており、DNAを修復する機構、特に修復酵素群の働きについては、これまで遺伝学、生化学的手法により研究されてきた。リボソームRNA遺伝子(rDNA)は100コピー以上が繰り返して存在しており、リピート間での相同組換えによるコピーの脱落が頻繁に観察されるゲノム中で最も不安定な領域の1つと考えられている。しかしrDNAには、コピー数を回復させrDNAを安定化する機構が存在し、変動はしつつもほぼ一定のコピー数が維持されている事が、報告者らのこれまでの研究で明らかになった。本研究では、その安定化機構の中心的な働きを担う増幅配列EXPの機能について解析した。
まず系統発生学的フットプリンティング法によりEXPを解析し、その中に様々な酵母で保存されている配列、つまり重要な機能を持つと考えられる配列を注出した。その結果、noncodingRNAプロポーターとして20年前に同定された配列がすべての酵母で保存されていることを発見した。さらにそのプロモーター(EXPに存在するプロモーターという意味でE-proと命名)の性質を詳しく調べたところ、コピー数が減ると双方向の転写が活性化し、その結果コヒーシンとよばれる姉妹染色分体を繋ぐタンパク質複合体がはずれ、増幅に必要な不等価姉妹染色分体間組換えが誘導される事が判明した。
さらにこの増幅機構が解明された事でrDNAのコピー数を自由に操作する事が可能になり、様々なコピー数を持つ酵母を作成し、その細胞に与える影響を調べた。その結果面白い事に、コピー数が減少した株では発ガン剤等のDNA損傷薬剤に対して感受性になることが判明した。これはrDNAにはリボソームRNAを生産する以外の機能がある事を示しており現在解析中である。