カエル卵無細胞系を用いた減数分裂周期の制御機構の研究

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本研究では、減数分裂周期におけるM期/M期移行の制御機構を解析するため、減数分裂の第一分裂(MI)から第二分裂(MII)にかけての細胞周期を再現するアフリカツメガエル卵母細胞の無細胞系を確立することを試みた。さらに、この系を用いてMI/MII移行期におけるcdc2キナーゼの調節機構を解析し、以下の結果を得た。(1)卵核胞崩壊直後の卵母細胞の低温処理して減数分裂周期を停止させることにより、卵母細胞の細胞周期をMI中期に同調させた。この卵母細胞から遠心(1万g、30分)により調製した細胞質抽出液に、紡錘体を伴ったM期の染色体を加えてインキュベートしたところ、卵母細胞におけるMI中期からMII中期にかけてのS期を経ないM期/M期がされた。(2)この卵母細胞抽出液におけるcdc2キナーゼの動態を調べたところ、cdc2キナーゼ活性は、卵核胞崩壊以降の卵母細胞におけるのと同様に、はじめ高く、ゆるやかに低下した後、速やかに上昇に転じてM期のレベルに達した。これに伴って、サイクリンBの量はゆるやかな減少の後、増加に転じた。この間、体細胞分裂周期においてcdc2キナーゼが不活性化される際にみられるcdc2タンパク質のチロシン残基のリン酸化は、卵母細胞の場合と同様に認められなかった。(3)ラベルしたcdc2/サイクリンB複合体を基質に用いてサイクリンBの分解速度を定量的に解析した結果、MI終了時におけるサイクリンBの分解速度は、他のM期終了時に比べて著しく低いことが判明した。(4)卵母細胞抽出液を、抽出に用いた緩衝液で希釈したところ、希釈率が高まるにつれてMIの期間は短くなり、希釈率が50%を越えると染色体のMI/MII移行が起こらず、MI終了後に核の形成を経てから次にM期に入るようになった。さらに、ビオチン標識したdATPの取り込みによってこの核におけるDNA複製が確認され、MIの後にS期が誘起されたことが示された。以上の結果から、MI/MII移行期にS期への移行が抑制されていること、また、MI終了時のcdc2キナーゼの不活性化が早まるとS期が誘起されることから、そのためにはcdc2キナーゼ活性がMIのある時期まで維持されることが重要であることが示唆された。