細胞周期関連

研究

出芽酵母細胞周期関連遺伝子の制御†

30遺伝子†

その他†

細胞周期用語集†

• R-X-X-L-X-X-X-X-[N/D/E] Destruction (D) box APC_Cdc20の標的モチーフ
  • D-box finder
• K-E-N (KEN box) APC_Cdh1の標的モチーフ*21　KEN → AAA

• [S/T]-P-X-[K/R] CDKのより厳密なコンセンサス
• [S/T]-P CDKの緩いコンセンサス
• [D/E]-X-[S/T]-Phi-X-[D/E] Polo kinaseのコンセンサス（where 'Phi' denotes a hydrophobic residue）

• S-[pT/pS]-[P/X] Polo Box binding (PBB) site

• SCF_Cdc4の標的
  • Sic1, Swi5

• APC_Cdc20の標的
  • Clb5, Clb2, DBF4*22,Pds1 (Securin)

• APC_Cdh1の標的
  • BUB1*23,Clb1, Clb2, Cdc5, Cin8, Kip1, Hsl1, Cdc20, Ase1, Fin1, Pds1p
  • A simple database search of budding yeast sequences reveals 92 proteins containing matches to both a basic D box (RxxLxxxx(NDEQ)) and a basic KEN box (KENxxx(NDEQ)), in 32 of which the two motifs are separated by fewer than 100 amino acids.(11562348)

• Skaar JR, Pagano M., Cdh1: a master G0/G1 regulator., Nat Cell Biol. 2008 Jul;10(7):755-7.
  
  • The current study verifies previous models of Cdh1 function in the cell cycle, strengthens the case for Cdh1 as a tumour suppressor and validates a role for Cdh1 in the nervous system.
  • It is apparent that Cdh1 loss causes genomic instability, but the precise cause of this instability is unclear.

Selected binding sites for cell-cycle transcription factors (TFs)†

1. Different versions of binding sites have been described, and typical sequence patterns were selected for this table to represent each binding site.
2. These sites are also present in reverse orientation.
3. A typical Mcm1 site is: TTWCCYAAWNNGGWAA.

N is any base; R is A or G; Y is C or T;Wis A or T.

Bähler J., Cell-cycle control of gene expression in budding and fission yeast., Annu Rev Genet. 2005;39:69-94.

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。
   

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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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• 細胞周期で制御を受ける遺伝子データベース 割と見やすくてよいが、上記の論文のデータがアップデートされていない。

出芽酵母のゲノムを細胞周期制御モチーフからみる†

SGDのPattern Matchingを使って、細胞周期制御に関わる蛋白質のモチーフを検索する(Sep.30 2008)

Mocにあるように適当な配列を用いて検索をかけても、多くの蛋白質がヒットする。単純にモチーフからだけではどの遺伝子が制御されているのか結論を出すのは難しい。そこで、これらの組み合わせ（Rowicka's CCRT, CDK, D_hit, KEN_hit）で見てみる。

Morgan's CDK substrate†

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