出芽酵母のゲノムに細胞周期で制御されている遺伝子はいくつあるのか?

これの答えは意外に難しい。

制御の方法は?

  1. 転写
  2. 翻訳
  3. リン酸化
  4. 分解

調べる方法は?

  • マイクロアレイ解析
  • ChIP-chip解析
  • ゲノム塩基配列から保存された配列を抽出
  • プロテオーム解析

細胞周期を同調させる方法は?

  1. Induced synchrony, which forces cells to synchronize by some intervention such as pheromone arrest or the use of temperature-sensitive cdc mutants
  2. Selection synchrony, which selects a cohort of cells at the same cell cycle stage, as in the elutriation method
  3. Yeasat Metabolic Cycle (YMC) synchrony, which is a naturally synchronized continuous yeast culture proceeds through 5-h metabolic cycles
 

どんな制御因子があるのか?

  1. 転写制御
    • SWI4
    • SWI6
    • MBP1
    • HCM1
    • MCM1
    • FKH2
    • NDD1
    • SWI5
  2. リン酸化制御
 

マイクロアレイ解析によるゲノムワイドな細胞周期転写制御の解析

マイクロアレイによる細胞周期によって制御される転写産物の同定の始まり

  • Cho RJ, Campbell MJ, Winzeler EA, Steinmetz L, Conway A, Wodicka L, Wolfsberg TG, Gabrielian AE, Landsman D, Lockhart DJ, Davis RW., A genome-wide transcriptional analysis of the mitotic cell cycle., Mol Cell. 1998 Jul;2(1):65-73.
    ゲノムワイドなマイクロアレイと温度感受性変異による同調をつかって、細胞周期で制御される416の転写産物を手動データ解析により同定。この論文は(こちらの方が先に発表されたにもかかわらず)、下のSpellmanの論文ほど引用されない(私も今回調べてみて始めてこの論文の存在を知った)。
  • Spellman PT, Sherlock G, Zhang MQ, Iyer VR, Anders K, Eisen MB, Brown PO, Botstein D, Futcher B., Comprehensive identification of cell cycle-regulated genes of the yeast Saccharomyces cerevisiae by microarray hybridization., Mol Biol Cell. 1998 Dec;9(12):3273-97.
    上の論文とやっていることは同じなのだが、クラスタリングやフーリエ解析を利用したデータ解析により800の遺伝子を同定。2番煎じになってしまったため、MCBになってしまったがデータ解析に優れているためこちらの方がより引用されている。ちなみにこちらの解析では、上の論文の416の遺伝子のうち304のみが細胞周期で変動するとされた。
     

最近の解析結果

  • Rowicka M, Kudlicki A, Tu BP, Otwinowski Z., High-resolution timing of cell cycle-regulated gene expression., Proc Natl Acad Sci U S A. 2007 Oct 23;104(43):16892-7.
    • 酵母の代謝周期(Yeast Metabolic Cycle:YMC)によって同調した細胞のマイクロアレイ解析と、最大エントロピーデコンボリューション法をつかってかなり高解像度に細胞周期によって変化する転写産物(Cell Cycle Regulated Transcript: CCRT)を同定している。おそらく現在一番高解像度な転写マップ。
    • 同定できたCCRT(Rowicka's CCRT)は、1,129個!
       
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  • Orlando DA, Lin CY, Bernard A, Wang JY, Socolar JE, Iversen ES, Hartemink AJ, Haase SB., Global control of cell-cycle transcription by coupled CDK and network oscillators., Nature. 2008 Jun 12;453(7197):944-7.
  • Simmons Kovacs LA, Orlando DA, Haase SB., Transcription networks and cyclin/CDKs: the yin and yang of cell cycle oscillators., Cell Cycle. 2008 Sep 1;7(17):2626-9.
    • clb1,2,3,4,5,6, GAL-CLB1株を用いてサイクリンの発現を止めてしまっても、転写の周期は起き続ける!ーCDKによる生化学振動子のほかに転写の振動子があるという発見。
      データを見ると、振動してはいない。順番に転写活性化が起きているだけ。「振動子がある」というのは言い過ぎ。
       
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