オーガナイザー特異的ホメオドメイン蛋白質Xlim-1の活性制御機構の解析

组织者特异性同源域蛋白Xlim-1活性控制机制分析

• 批准号: 02J07965
• 负责人: 平谷 伊智朗
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02J07965/
• 关键词: 転写制御; Xlim-1; Ldb1; XRnf12; オーガナイザー; RLIM; アフリカツメガエル; LIMホメオドメイン蛋白質; ユビキチン; プロテアソーム

初期発生過程における転写制御機構を探る目的でツメガエルのオーガナイザーに特異的に発現する転写因子Xlim-1の制御因子Ldb1の分解制御因子XRnf12/RLIMの機能解析をさらに推し進めた。まず2次軸形成の実験系を用いてXlim-1/Ldb1 4量体形成を支持するデータを得た。過剰発現実験によるオーガナイザー遺伝子の発現変化を調べた所、Ldb1或いはXRnf12の単独過剰発現によって特定の遺伝子群が発現抑制されたがLdb1とXRnf12の共発現により発現抑制は全て解除され、Xlim-1の標的遺伝子は全てLdb1とXRnf12両方によって発現抑制された。以上の結果は「XRnf12がXlim-1未結合のLdb1の選択的分解を引き起こし、このことがXlim-1とLdb1の量比を適切に保ちXlim-1/Ldb1 4量体による正常な転写制御を保証している」との結論を強く支持した。一方、発生過程における時期特異的転写制御においてXlim-1、Ldb1のような個々の転写因子の域を超えたメカニズムの存在を強く意識するに至り、細胞周期と遺伝子発現の接点が鍵になると考え「DNA複製時期と遺伝子発現の相関」という現象に注目した。「遺伝子発現の変化」に先行して「DNA複製時期」が変化するという仮説を立て本年度半ばより米国ニューヨーク州立大学David Gilbert研究室に出向き、この仮説を検証する実験系の立ち上げにとりかかった。現在までの所、ES細胞の神経分化の系を用いてこの実験系を確立し遺伝子発現変化に伴うDNA複製時期の変化を直接観察することに初めて成功した。複製時期変化は低GC含量遺伝子において高確率で観察され、ゲノムの全遺伝子の3割以上が発生過程においてDNA複製時期制御を受けていると推測され、オーガナイザーの分子基盤のみならず初期発生過程における転写制御全般の根幹に迫れると考えている。

为了探索早期开发过程中的转录控制机制，我们进一步推进了XRNF12/RLIM的功能分析，XRNF12/RLIM是LDB1的调节剂，LDB1的调节剂是转录因子XLIM-1的调节剂，它在Xenopus组织者中专门表达。首先，使用实验系统获得了次级轴的形成的数据支持XLIM-1/LDB1四聚体形成。当在过表达实验中检查了组织者基因表达的变化时，单独的LDB1或XRNF12的过表达抑制了特定基因组的表达，但是LDB1和XRNF12的共表达所有表达抑制的所有表达抑制均被取消，并且XLIM-1的所有靶基因均被XLIM-1抑制。以上结果强烈支持以下结论：“ XRNF12导致XLIM-1-1-液化生物自由贸易委员会的选择性降解，该XLIM-1-1-液化生物自由贸易委员会保持XLIM-1与LDB1的适当量比，并确保XLIM-1/LDB1 Tetramer的正常转录控制。”另一方面，我们深刻意识到了超越单个转录因子（例如XLIM-1和LDB1）在开发过程中特定时间的转录调控范围的机制的存在，我们认为细胞周期和基因表达之间的接触是关键，我们专注于“ DNA复制时间和基因表达之间的相关现象”。我假设“ DNA复制时间”将在“基因表达变化”之前发生变化，并从年中开始去了美国纽约州立大学的David Gilbert实验室，并开始建立一个实验系统来检验这一假设。迄今为止，使用ES细胞的神经分化系统建立了该实验系统，并且首次成功建立了该实验系统，并直接观察到由于基因表达的变化而导致DNA复制时间的变化。在低GC含量基因中观察到了复制时机的变化，据估计，基因组中所有基因的30％以上都受到开发过程中DNA复制时间控制的影响，并且我们认为它将能够更靠近组织者的分子基础，而且在早期发展过程中的整体转录进程中也可以靠近。

项目成果

Hiratani, I., Yamamoto, N., Mochizuki, T., Ohmori, S., Taira, M.: "Selective degradation of excess Ldb1 by Rnf12/RLIM confers proper Ldb1 expression levels and Xlim1/Ldb1 stoichiometry in Xenopus organizer functions"Development. 130. 4161-4175 (2003)

Hiratani, I.、Yamamoto, N.、Mochizuki, T.、Ohmori, S.、Taira, M.：“Rnf12/RLIM 对过量 Ldb1 的选择性降解赋予爪蟾组织者功能中适当的 Ldb1 表达水平和 Xlim1/Ldb1 化学计量”