JP3705768B2 - Mutant yeast cells and mutant histones H2A and H2B and uses thereof - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、変異酵母細胞と、その用途に関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明は、特定の1アミノ酸残基がAla残基に置換されている変異型ヒストンH2AまたはヒストンH2Bと、これらの変異型タンパク質を発現し、各種有用物質のスクリーニング等に有用な変異酵母細胞に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ヒストン(histone)は、真核細胞の核内に広く存在し、DNAとイオン結合している塩基性タンパク質である。通常5種類の成分(H1、H2A、H2B、H3およびH4)からなっており、H1以外の成分は生物種を越えて高度に類似している。例えばヒストンH2Aの場合、出芽酵母ヒストンH2A.1(N端から45番目から120番目までの76アミノ酸配列)とヒトヒストンH2A.1(N端から44番目から119番目までの76アミノ酸配列)では89%のアミノ酸配列が一致し、相違はわずか8残基である。同様に、ヒストンH2Bの場合、出芽酵母ヒストンH2B.1(N端から36番目から127番目までの92アミノ酸配列)とヒトヒストンH2B.1(N端から33番目から124番目までの92アミノ酸配列)では82%のアミノ酸配列が一致し、相違は17残基である。ヒストンH3の場合、出芽酵母ヒストンH3(N端から1番目から119番目までの119アミノ酸配列)とヒトヒストンH3.3(N端から1番目から119番目までの119アミノ酸配列)では93%のアミノ酸配列が一致し、相違は8残基である。ヒストンH4の場合、出芽酵母ヒストンH4(N端から1番目から102番目までの全長102アミノ酸配列)とヒトヒストンH4(N端から1番目から102番目までの全長102アミノ酸配列)では92%のアミノ酸配列が一致し、相違は8残基である。これほどまでに種間で高度に保存されたタンパク質は真核生物では他に知られていない。なお出芽酵母は遺伝学的・生化学的解析が容易な真核生物種であると同時にパン酵母とも呼称され、パンをはじめとする食品類・酒類の発酵等に広く用いられる有用微生物である。また、出芽酵母と同様に真菌属に属するカンジダ菌、アスペルギルス菌、白癬菌等の有害微生物も出芽酵母と同様にヒストンを有しており、そのアミノ酸配列は出芽酵母のアミノ酸配列と極めて類似している(図1、図2)。
【0003】
DNAはこのヒストンとの規則的な結合により折り畳まれており、両者の複合体は、ヌクレオソームという基本的な構造単位を形成する。そして、このヌクレオソームが凝集することによって染色体のクロマチン構造が形成され、このクロマチン構造を維持または特異的に構造変換することによって遺伝子発現、DNA複製、DNA修復等の染色体DNA上で生じる反応がコントロールされている。
【0004】
一方、真核細胞を構成するタンパク質は、染色体DNA配列(ゲノム)にコードされた遺伝子から発現しており、各遺伝子の発現形態や遺伝子機能の解析、あるいは個々の遺伝子の産業的利用は、ゲノムDNAがコードする遺伝子やその転写産物を直接操作することに主眼がおかれていた。例えば、単離した遺伝子の宿主−ベクター系での発現、生物個体への外来遺伝子の導入(トランスジェニック)、あるいは生物個体における特定遺伝子の欠失(ノックアウト)等である。
【0005】
しかしながら前記のとおり、ゲノムから適切な遺伝子発現、DNA複製、DNA修復等の反応が起こるためには染色体のクロマチン構造の維持が不可欠であり、そのためには、ヌクレオソームの規則性、さらにはヒストンの構造と機能が正常に維持されることが不可欠である。従って、ヒストンに変異を導入し、染色体の正常なクロマチン構造を変化させることによっても、遺伝子発現、DNA複製、DNA修復等をコントロールすることが可能である。例えば、Hischhorn J. N. et al.(Mol. Cell. Biol. 15:1999-2009, 1995)は、酵母細胞(Saccharomyces cerevisiae)のヒストンH2Aに変異を導入することによって、特定遺伝子の転写欠損を報告している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
この出願の発明は、染色体の一方の構成要素であるヒストンに点変異を導入することによって、ゲノムDNAがコードする遺伝子やその転写産物を直接操作することなく、新たな形質を獲得した新しい酵母細胞を提供することを課題としている。
【0007】
また、この出願の発明は、酵母または非酵母細胞に対して新たな形質を付与することのできる変異型ヒストンと、それをコードするポリヌクレオチド、さらにはこれらを材料として酵母細胞または非酵母細胞に新たな形質を導入する方法を提供することを課題としている。
【0008】
さらにこの出願の発明は、前記の変異酵母細胞を用いた各種有用物質のスクリーニング方法、さらにはそれら有用物質のヒストンに対する作用点をスクリーニングする方法を提供することを課題としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この出願は、前記の課題を解決するための第1の発明として、野生型ヒストン遺伝子H2AおよびH2Bを欠失し、かつ酵母細胞ゲノムの必須遺伝子プロモーター領域にTy配列またはδ配列が挿入されており、変異型ヒストンH2Aと野生型ヒストンH2Bとを発現するポリヌクレオチド構築物を保有する酵母細胞であって、変異型ヒストンH2Aが、野生型ヒストンH2AのN端領域アミノ酸配列を示した配列番号1における第4位Lys、第5位Gly、第26位Phe、第29位Gly、第46位Ser、第47位Gly、第66位Leu、第90位Asn、第91位Asp、第92位Asp、第94位Leu、第99位Gly、第103位Ile、第107位Glyまたは第115位Asnのいずれか1個のアミノ酸残基がAla残基に置換されている変異型ヒストンH2AであるヒストンH2A変異酵母細胞を提供する。
【0010】
この出願は、第2の発明として、野生型ヒストン遺伝子H2AおよびH2Bを欠失し、変異型ヒストンH2Aと野生型ヒストンH2Bとを発現するポリヌクレオチド構築物を保有する酵母細胞であって、変異型ヒストンH2Aが、野生型ヒストンH2AのN端領域アミノ酸配列を示した配列番号1における第65位Glu、第66位Leu、第73位Asp、第74位Asn、第86位Leu、第93位Glu、第94位Leu、第103位Ile、第112位Ile、第113位Hisまたは第116位Leuのいずれか1個のアミノ酸残基がAla残基に置換されている変異型ヒストンH2AであるヒストンH2A変異酵母細胞を提供する。
【0011】
この出願は、第3の発明として、野生型ヒストン遺伝子H2AおよびH2Bを欠失し、変異型ヒストンH2Aと野生型ヒストンH2Bとを発現するポリヌクレオチド構築物を保有する酵母細胞であって、変異型ヒストンH2Aが、野生型ヒストンH2AのN端領域アミノ酸配列を示した配列番号1における第65位Glu、第93位Glu、第112位Ile、第113位His、第115位Asn、第116位Leuまたは第117位Leuのいずれか1個のアミノ酸残基がAla残基に置換されている変異型ヒストンH2AであるヒストンH2A変異酵母細胞を提供する。
【0012】
この出願は、第4の発明として、野生型ヒストン遺伝子H2AおよびH2Bを欠失し、変異型ヒストンH2Aと野生型ヒストンH2Bとを発現するポリヌクレオチド構築物を保有する酵母細胞であって、変異型ヒストンH2Aが、野生型ヒストンH2AのN端領域アミノ酸配列を示した配列番号1における第93位Gluまたは第94位Leuのいずれか1個のアミノ酸残基がAla残基に置換されている変異型ヒストンH2AであるヒストンH2A変異酵母細胞を提供する。
【0013】
この出願は、第5の発明として、野生型ヒストン遺伝子H2AおよびH2Bを欠失し、かつ酵母細胞ゲノムの必須遺伝子プロモーター領域にTy配列またはδ配列が挿入されており、野生型ヒストンH2Aと変異型ヒストンH2Bとを発現するポリヌクレオチド構築物を保有する酵母細胞であって、変異型ヒストンH2Bが、野生型ヒストンH2BのN端領域アミノ酸配列を示した配列番号2における第1位Ser、第3位Lys、第5位Glu、第6位Lys、第7位Lys、第8位Pro、第10位Ser、第90位Ser、第92位Ile、第93位Ser、第105位Leu、第106位Pro、第107位Gly、第108位Glu、第111位Lys、第114位Val、第117位Gly、第118位Thr、第121位Val、第122位Thrまたは第125位Serのいずれか1個のアミノ酸残基がAla残基に置換されている変異型ヒストンH2BであるヒストンH2B変異酵母細胞を提供する。
【0014】
この出願は、第6の発明として、野生型ヒストン遺伝子H2AおよびH2Bを欠失し、野生型ヒストンH2Aと変異型ヒストンH2Bとを発現するポリヌクレオチド構築物を保有する酵母細胞であって、変異型ヒストンH2Bが、野生型ヒストンH2BのN端領域アミノ酸配列を示した配列番号2における第123位LysがAla残基に置換されている変異型ヒストンH2BであるヒストンH2B変異酵母細胞を提供する。
【0015】
この出願は、第7の発明として、野生型ヒストンH2AのN端領域アミノ酸配列を示した配列番号1における第4位Lys、第5位Gly、第26位Phe、第29位Gly、第46位Ser、第47位Gly、第66位Leu、第90位Asn、第91位Asp、第92位Asp、第94位Leu、第99位Gly、第103位Ile、第107位Glyまたは第115位Asnのいずれか1個のアミノ酸残基がAla残基に置換されている変異型ヒストンH2Aを提供する。
【0016】
この出願は、第8の発明として、野生型ヒストンH2AのN端領域アミノ酸配列を示した配列番号1における第65位Glu、第66位Leu、第73位Asp、第74位Asn、第86位Leu、第93位Glu、第94位Leu、第103位Ile、第112位Ile、第113位Hisまたは第116位Leuのいずれか1個のアミノ酸残基がAla残基に置換されている変異型ヒストンH2Aを提供する。
【0017】
この出願は、第9の発明として、野生型ヒストンH2AのN端領域アミノ酸配列を示した配列番号1における第65位Glu、第93位Glu、第112位Ile、第113位His、第115位Asn、第116位Leuまたは第117位Leuのいずれか1個のアミノ酸残基がAla残基に置換されている変異型ヒストンH2Aを提供する。
【0018】
この出願は、第10の発明として、野生型ヒストンH2AのN端領域アミノ酸配列を示した配列番号1における第93位Gluまたは第94位Leuのいずれか1個のアミノ酸残基がAla残基に置換されている変異型ヒストンH2Aを提供する。
【0019】
この出願は、第11の発明として、野生型ヒストンH2BのN端領域アミノ酸配列を示した配列番号2における第1位Ser、第3位Lys、第5位Glu、第6位Lys、第7位Lys、第8位Pro、第10位Ser、第90位Ser、第92位Ile、第93位Ser、第105位Leu、第106位Pro、第107位Gly、第108位Glu、第111位Lys、第114位Val、第117位Gly、第118位Thr、第121位Val、第122位Thrまたは第125位Serのいずれか1個のアミノ酸残基がAla残基に置換されている変異型ヒストンH2Bを提供する。
【0020】
この出願は、第12の発明として、野生型ヒストンH2BのN端領域アミノ酸配列を示した配列番号2における第123位LysがAla残基に置換されている変異型ヒストンH2Bを提供する。
【0021】
この出願は、第13の発明として、前記第7発明の変異型ヒストンH2Aをコードするポリヌクレオチドを提供する。
【0022】
この出願は、第14の発明として、前記第8発明の変異型ヒストンH2Aをコードするポリヌクレオチドを提供する。
【0023】
この出願は、第15の発明として、前記第9発明の変異型ヒストンH2Aをコードするポリヌクレオチドを提供する。
【0024】
この出願は、第16の発明として、前記第10発明の変異型ヒストンH2Aをコードするポリヌクレオチドを提供する。
【0025】
この出願は、第17の発明として、前記第11発明の変異型ヒストンH2Bをコードするポリヌクレオチドを提供する。
【0026】
この出願は、第18の発明として、前記第12発明の変異型ヒストンH2Bをコードするポリヌクレオチドを提供する。
【0027】
この出願は、第19の発明として、酵母細胞または非酵母細胞の染色体クロマチン構造または遺伝子発現形態に影響を及ぼす方法であって、前記第7発明の変異型ヒストンH2A、または前記第13発明のポリヌクレオチドを細胞に導入する工程を含むことを特徴とする方法を提供する。
【0028】
この出願は、第20の発明として、酵母細胞または非酵母細胞の染色体クロマチン構造または遺伝子発現形態に影響を及ぼす方法であって、前記第11発明の変異型ヒストンH2B、または前記第17発明のポリヌクレオチドを細胞に導入する工程を含むことを特徴とする方法を提供する。
【0029】
この出願は、第21の発明として、酵母細胞または非酵母細胞のRNA転写またはDNA複製の阻害剤に対する感受性を増強させる方法であって、前記第8発明の変異型ヒストンH2A、または前記第14発明のポリヌクレオチドを細胞に導入する工程を含むことを特徴とする方法を提供する。
【0030】
この出願は、第22の発明として、酵母細胞または非酵母細胞のRNA転写またはDNA複製の阻害剤に対する感受性を増強させる方法であって、前記第12発明の変異型ヒストンH2B、または前記第18発明のポリヌクレオチドを細胞に導入する工程を含むことを特徴とする方法を提供する。
【0031】
この出願は、第23の発明として、酵母細胞または非酵母細胞の細胞分裂阻害剤に対する感受性を増強させる方法であって、前記第9発明の変異型ヒストンH2A、または前記第15発明のポリヌクレオチドを細胞に導入する工程を含むことを特徴とする方法を提供する。
【0032】
この出願は、第24の発明として、酵母細胞または非酵母細胞の生育を低下させる方法であって、前記第10発明の変異型ヒストンH2A、または前記第16発明のポリヌクレオチドを細胞に導入する工程を含むことを特徴とする方法を提供する。
【0033】
この出願は、第25の発明として、酵母細胞または非酵母細胞の染色体クロマチン構造または遺伝子発現形態に影響を及ぼす因子をスクリーニングする方法であって、前記第1発明または第5発明の変異酵母細胞に候補因子を導入する工程を含み、変異酵母細胞のSPT表現型を変化させる候補因子を目的因子として同定することを特徴とする方法を提供する。
【0034】
この出願は、第26の発明として、酵母細胞または非酵母細胞のRNA転写またはDNA複製に影響する因子を探索する方法であって、前記第2発明または第6発明の変異酵母細胞に候補因子を導入する工程を含み、変異酵母細胞の死亡率を変化させる候補因子を目的因子として同定することを特徴とする方法を提供する。
【0035】
この出願は、第27の発明として、酵母細胞または非酵母細胞の細胞分裂に影響を及ぼす因子をスクリーニングする方法であって、前記第3発明の変異酵母細胞に候補因子を導入する工程を含み、変異酵母細胞の死亡率を変化させる候補因子を目的因子として同定することを特徴とする方法を提供する。
【0036】
この出願は、第28の発明として、酵母細胞または非酵母細胞の生育に影響を及ぼす因子をスクリーニングする方法であって、前記第4発明の変異酵母細胞に候補因子を導入する工程を含み、変異酵母細胞の生育を変化させる候補因子を目的因子として同定することを特徴とする方法を提供する。
【0037】
この出願は、第29の発明として、野生型ヒストン遺伝子H2AおよびH2Bを欠失し、変異型ヒストンH2Aと野生型ヒストンH2Bとを発現するポリヌクレオチド構築物を保有する酵母細胞112の集合であって、各酵母細胞の変異型ヒストンH2Aが、野生型ヒストンH2AのN端領域アミノ酸配列を示した配列番号1における第1位から第131位のAla残基以外のアミノ酸残基がそれぞれAla残基に置換された異なる変異型ヒストンH2AであるヒストンH2A変異酵母細胞の集合体を提供する。
【0038】
この出願は、第30の発明として、野生型ヒストン遺伝子H2AおよびH2Bを欠失し、野生型ヒストンH2Aと変異型ヒストンH2Bとを発現するポリヌクレオチド構築物を保有する酵母細胞112の集合であって、各酵母細胞の変異型ヒストンH2Bが、野生型ヒストンH2BのN端領域アミノ酸配列を示した配列番号2における第1位から第130位のAla残基以外のアミノ酸残基がそれぞれAla残基に置換された異なる変異型ヒストンH2BであるヒストンH2B変異酵母細胞の集合体を提供する。
【0039】
この出願は、第31の発明として、ヒストンH2Aに作用を及ぼす因子の、ヒストンH2Aに対する作用点をスクリーニングする方法であって、前記第29発明の酵母細胞集合体を構成する各ヒストンH2A変異酵母細胞のそれぞれに因子を導入し、因子の作用が変化した酵母細胞が発現する変異型ヒストンH2Aの置換アミノ酸部位をその因子の作用点として同定することを特徴とする方法を提供する。
【0040】
この出願は、第32の発明として、ヒストンH2Bに作用を及ぼす因子の、ヒストンH2Bに対する作用点をスクリーニングする方法であって、前記第30発明の酵母細胞集合体を構成する各ヒストンH2B変異酵母細胞のそれぞれに因子を導入し、因子の作用が変化した酵母細胞が発現する変異型ヒストンH2Bの置換アミノ酸部位をその因子の作用点として同定することを特徴とする方法を提供する。
【0041】
以下、各発明について実施形態を詳しく説明する。
【0042】
【発明の実施の形態】
第1発明から第6発明の変異酵母細胞は、それぞれ、本来の野生型ヒストンH2A遺伝子およびヒストンH2B遺伝子を欠損しており、ヒストンH2AおよびヒストンH2Bのいずれか一方の1アミノ酸残基がアラニン残基に置換された変異型ヒストンH2AまたはヒストンH2Bを発現するポリヌクレオチド構築物(発現ベクター)を保有することを特徴としている。
【0043】
野生型ヒストンH2A遺伝子およびヒストンH2B遺伝子を欠損した酵母細胞(以下、「H2A/H2B欠損酵母細胞」と記載する。この記載において「/」は"and"を意味する)は、公知の標的遺伝子置換法を用いた遺伝子ノックアウトによっても作成することができるが、好ましくは、MATa his3Δ200 leu2Δ1 trp1Δ63 ura3-52 lys2-128δ Δ(hta1-htb1)::LEU2 Δ(hta2-htb2)::TRP1+ pSAB6
の遺伝型で示される出芽酵母FY406株(Hirschhorn J.N. et al., Mol. Cell. Biol. 15:1999-2009, 1995)を使用することができる。このFY406株は、ゲノム中の野生型ヒストンH2A遺伝子2種、野生型ヒストンH2B遺伝子2種を欠損しており、ヒストンH2A遺伝子とヒストンH2B遺伝子を1種ずつ保有し、URA3遺伝子を保有するpSAB6プラスミド(以下、「H2A/H2B野生型プラスミド」と記載する。この記載において「/」は"and"を意味する)を保有することで生育している。
【0044】
このようなH2A/H2B欠損酵母細胞に、アラニン点変異を含むヒストンH2Aタンパク質またはヒストンH2Bタンパク質をコードするポリヌクレオチドをクローニングした構築体(具体的にはプラスミド。以下、「H2A-H2B変異型プラスミド」と記載する。この記載において「-」は"or"を意味する)を導入する。H2A-H2B変異型プラスミドはHIS3遺伝子を保有している。FY406株がHIS3遺伝子を機能喪失しているため、ヒスチジンを含まない培地では生育できないが、このH2A-H2B変異型プラスミドを保有することにより生育可能となる。このH2A-H2B変異型プラスミドを導入したH2A/H2B欠損酵母株をA株と呼ぶ。A株を、1mg/mlの濃度の5-Fluorootic Acid(5-FOA)および0.05mg/mlの濃度のウラシルを含有する寒天プレート上に塗布する。出芽酵母内ではURA3遺伝子の働きがあると、5-FOAは致死的な中間体に代謝されることから、上記プレート上では生育することができない。一方URA3遺伝子の働きがない出芽酵母は細胞内でウラシルを生合成できないが、上記プレートのように外来的にウラシルを添加すればプレート上で生育することができる。A株はゲノム中のURA3遺伝子を機能喪失しているものの、H2A/H2B野生型プラスミドがURA3遺伝子を保有しているため、H2A/H2B野生型プラスミドが細胞内に保持されている限り上記プレート上では生育できない。しかし、プラスミドは一般に親細胞の分裂と共に娘細胞に分配されるが、低頻度で片方の娘細胞に分配されず宿主細胞から脱落することが知られている。A株の場合でも同様の現象が確認され、上記プレート上に塗布した場合でも一部のコロニーが生育する。この株をB株と呼ぶ。B株はゲノム中のヒストンH2A遺伝子およびヒストンH2B遺伝子を欠損しており、H2A-H2B変異型プラスミドを保有する株である。即ちB株は、ヒストンH2AまたはヒストンH2Bの特定の1アミノ酸だけを選択的にアラニンに置換した出芽酵母株として樹立される。
【0045】
ヒストンH2Aタンパク質またはH2Bタンパク質の1アミノ酸残基をアラニン残基に置換する方法は、オリゴヌクレオチドと一本鎖DNAのハイブリダイゼーションに基づいたKunkel法(Kunkel, T. A. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 82:488, 1985およびKunkel, T. A., et al. Methods in Enzymology 154:367, 1987)に基づいて行うことができる。すなわち、dut、ungの遺伝型で示される大腸菌(BW313、CJ236等)は、dUTPase(Dut)とUracil-DNA glycosylase(Ung)を欠損している。そのため、DNA中のチアミン(T)の一部がデオキシウラシル(dU)に置き換わったDNAを合成する。この大腸菌を宿主菌として、変異導入の目標となるヒストンH2AまたはH2B遺伝子をクローニングしたプラスミドの一本鎖DNAを調製する。ヒストンH2A遺伝子およびヒストンH2B遺伝子は、例えば公知の配列情報(H2A:GenBank Accession No. CAA88505.1; H2B:GenBank Accession No. CAA88504.1等)に基づいて合成したオリゴヌクレオチドプローブを用いて酵母cDNAをスクリーニングする方法や、オリゴヌクレオチドプライマーを用いてPCR増幅する方法等によって得ることができる。また、入手可能な公知のクローンを利用することもできる。
【0046】
この一本鎖DNAに対して、目的残基をアラニンで置換するように設計したオリゴヌクレオチドを試験管内でハイブリダイズさせ、DNAポリメラーゼ反応とDNAリガーゼ反応により相補DNA鎖を合成する。このDNAをung+の大腸菌株(DH5α等)に導入すると、もとのdUの含まれているDNA鎖はUngによって分解を受けるが、試験管内で合成された相補DNA鎖は分解されずに複製される。このようにして変異を導入した側のDNA鎖が選択的に増幅され、アラニン点変異を含むヒストンH2Aタンパク質またはヒストンH2Bタンパク質をコードする遺伝子をクローニングした変異導入プラスミドを得ることができる。
【0047】
また、第1発明および第5発明の変異酵母細胞は、前記のとおりの構成に加えて、酵母細胞ゲノムの必須遺伝子プロモーター領域にTy配列またはδ配列が挿入されている。このような出芽酵母株は、例えばlys2-128δの遺伝型で示される。前記の出芽酵母FY406株はこのlys2-128δの遺伝型を有してもいる。これはゲノム中のLYS2遺伝子のプロモーター領域にδ配列の挿入が起こり、LYS2遺伝子の発現が起こらなくなった株であることを意味している。このような株は培地上にリジンを含有しないと生育することはできない。しかし、ある遺伝子の発現の量的または質的な変化が生じるとlys2-128δの遺伝型を持つ株でもリジンを含有しない培地上で生育できるようになる。このような表現型をsuppressor of Ty (SPT)表現型と呼ぶ(Winston, F. and Carlson, M. Trends Genet. 8:387-391, 1992)。第1発明および第5発明の変異酵母細胞はリジンを含有しない培地で生育することから、SPT表現型を示すことが確認された。SPT表現型をもたらす遺伝子変異には、ヒストンをはじめとしてゲノムのクロマチン構造の維持または変換過程に関わる分子をコードする遺伝子変異が数多く報告されていることから、SPT表現型は細胞内におけるゲノムのクロマチン構造の変化や遺伝子発現形態の変化を検出する重要な指標である。従って、この第1発明および第5発明の変異酵母細胞は、ヒストンH2AおよびH2Bのそれぞれ特定のアミノ酸点変異が染色体クロマチン構造や遺伝子発現形態にどのような影響を及ぼすかを調べる系として有用である。また、染色体クロマチン構造や遺伝子発現形態に影響を及ぼす因子を探索する系(第25発明)としても有用である。さらに、これらの変異酵母細胞が保有する変異型H2Aタンパク質および変異型H2Bタンパク質(第第7発明、第11発明)、あるいはこれらの変異型タンパク質をコードするポリヌクレオチド(第13発明および第17発明)は、酵母または非酵母細胞の染色体クロマチン酵素や遺伝子発現形態を変化させるために使用することができる(第19発明、第20発明)。
【0048】
なお、この出願の発明において、「因子」とは、未知および既知の化合物、タンパク質、ペプチド、ポリヌクレオチド、オリゴヌクレオチド等を含有する。また、この発明のスクリーニング方法では酵母細胞に加えて「非酵母細胞」を対象とするが、これは、前記のとおりヒストンの構造(アミノ酸配列)が種間を越えて高度に保存されており、酵母以外の種においても酵母での知見が確実に適用できるためである。さらに、非酵母細胞は、培養細胞(インビトロ)だけでなく、生物個体内の生細胞(インビボ)をも対象とする。
【0049】
一方、第2−4発明および第6発明の変異酵母細胞は、それぞれ特定の条件に対して野生型酵母細胞とは異なる表現型を示す酵母細胞である。
【0050】
第2発明および第6発明の変異酵母細胞は、6アザウラシル(6-azauracil:6AU)に対して野生型よりも有意に高い感受性を有する細胞株として特定された。6AUは細胞内のヌクレオチド濃度を変化させることによってRNA転写やDNA複製に影響を与える薬剤である(Nakanishi T. et al. J Biol. Chem. 270:8991-8995, 1995、Hampsey M. Yeast 13:1099-1133, 1997)。従って、これらの変異酵母細胞は、RNA転写またはDNA複製に影響を及ぼす因子に対して敏感に反応するため、それらの因子を探索する系(第26発明)として有用である。さらにこれらの変異酵母細胞が保有する変異型H2Aタンパク質および変異型H2Bタンパク質(第8発明、第12発明)、あるいはこれらの変異型タンパク質をコードするポリヌクレオチド(第14発明および第18発明)は、酵母または非酵母細胞のRNA転写またはDNA複製の阻害剤に対する感受性を増強させるために使用することができる(第21発明、第22発明)。
【0051】
第3発明の変異酵母細胞は、TBZ(Thiabendazole)およびBenomyl(Methyl 1-(butylcarbamoyl)-2-benzimidazolecarbamate)に対して野生型よりも有意に高い感受性を有する細胞株として特定された。TBZおよびBenomylはともに細胞内の微小管重合を阻害することで細胞分裂を阻害する生理活性を有している(Hampsey M. Yeast 13:1099-1133, 1997)。従って、これらの変異酵母細胞は、細胞分裂に影響を及ぼす因子に対して敏感に反応するため、それらの因子を探索する系(第27発明)として有用である。さらにこれらの変異酵母細胞が保有する変異型H2Aタンパク質(第9発明)、あるいはこの変異型タンパク質をコードするポリヌクレオチド(第15発明)は、酵母または非酵母細胞の細胞分裂の阻害剤に対する感受性を増強させるために使用することができる(第23発明)。
【0052】
第4発明の変異酵母細胞は、野生型よりも生育の程度が低い細胞株として特定された。従って、これらの変異酵母細胞は、生育の程度に影響を及ぼす因子に対して敏感に反応するため、それらの因子を探索する系(第28発明)として有用である。さらにこれらの変異酵母細胞が保有する変異型H2Aタンパク質(第10発明)、あるいはこの変異型タンパク質をコードするポリヌクレオチド(第16発明)は、酵母または非酵母細胞の生育を低下させるために使用することができる(第24発明)。
【0053】
第7発明から第12発明は、それぞれ、前記の各変異酵母細胞が発現する変異型ヒストンH2Aタンパク質および変異型ヒストンH2Bタンパク質である。これらの変異型タンパク質は、配列番号1および2の配列情報と、各アミノ酸置換に基づいて、公知の化学合成法によってペプチドを合成する方法によっても得ることができるが、好ましくは、前記の各変異酵母細胞を公知の方法で培養し、その培養物から公知の手段で目的タンパク質を単離精製する方法によって取得することができる。あるいはまた、各変異タンパク質をコードするポリヌクレオチド(第13発明から第18発明。以下、「変異型ポリヌクレオチド」と記載する)を適当な発現ベクターに連結することによって、インビトロ転写翻訳系や、非酵母細胞(微生物、昆虫細胞、哺乳動物細胞、植物細胞等)の培養物から、変異型タンパク質を単離精製することができる。
【0054】
例えば、変異型タンパク質をインビトロ転写翻訳系で発現させる場合には、前記の変異型ポリヌクレオチドを、RNAポリメラーゼプロモーターを有するベクターに挿入して組換えベクターを作製する。このベクターを、プロモーターに対応するRNAポリメラーゼを含むウサギ網状赤血球溶解物や小麦胚芽抽出物などのインビトロ転写翻訳系に添加すれば、目的とする変異型タンパク質をインビトロで生産することができる。RNAポリメラーゼプロモーターとしては、T7、T3、SP6などが例示できる。これらのRNAポリメラーゼプロモーターを含むベクターとしては、pKA1、pCDM8、pT3/T7 18、pT7/3 19、pBluescript IIなどが例示できる。
【0055】
変異型タンパク質を、大腸菌などの微生物で発現させる場合には、微生物中で複製可能なオリジン、プロモーター、リボソーム結合部位、DNAクローニング部位、ターミネーター等を有する発現ベクターに前記の変異型ポリヌクレオチドを組換えて発現ベクターを作成する。この発現ベクターで宿主細胞を形質転換すれば、変異型タンパク質を発現する形質転換体細胞を得ることができ、この形質転換体を培養すれば、その培養物から目的の変異型タンパク質を大量生産することができる。大腸菌用発現ベクターとしては、pUC系、pBluescript II、pET発現システム、pGEX発現システムなどが例示できる。
【0056】
さらに、変異型タンパク質を真核細胞で発現させる場合には、前記の変異型ポリヌクレオチドを、プロモーター、スプライシング領域、ポリ(A)付加部位等を有する真核細胞用発現ベクターに挿入して組換えベクターを作成する。このベクターを真核細胞内に導入して培養すれば、目的とする変異型タンパク質を発現する形質転換真核細胞を得ることができる。発現ベクターとしては、pKA1、pCDM8、pSVK3、pMSG、pSVL、pBK-CMV、pBK-RSV、EBVベクター、pRS、pYES2などが例示できる。真核細胞としては、ヒト胎児腎臓由来細胞HEK293T、サル腎臓細胞COS7、チャイニーズハムスター卵巣細胞CHOなどの哺乳動物培養細胞、あるいはヒト臓器から単離した初代培養細胞などが使用できる。出芽酵母、分裂酵母、カイコ細胞、アフリカツメガエル卵細胞なども使用できる。発現ベクターを細胞に導入するには、電気穿孔法、リン酸カルシウム法、リポソーム法、DEAEデキストラン法など公知の方法を用いることができる。
【0057】
この発明の変異酵母細胞または形質転換細胞で発現させた変異型タンパク質を単離精製するためには、公知の分離操作を組み合わせて行うことができる。例えば、尿素などの変性剤や界面活性剤による処理、超音波処理、酵素消化、塩析や溶媒沈殿法、透析、遠心分離、限外濾過、ゲル濾過、SDS-PAGE、等電点電気泳動、イオン交換クロマトグラフィー、疎水性クロマトグラフィー、アフィニティークロマトグラフィー、逆相クロマトグラフィーなどが挙げられる。
【0058】
なお、細胞で発現したタンパク質は、翻訳された後、細胞内で各種修飾を受ける場合がある。したがって、修飾されたタンパク質もこの発明の変異型タンパク質の範囲に含まれる。このような翻訳後修飾としては、N末端メチオニンの脱離、アセチル化、糖鎖付加、細胞内プロテア−ゼによる限定分解、ミリストイル化、イソプレニル化、リン酸化、ユビキチン化、ADPリボシル化、メチル化などである。
【0059】
以上のとおりにして得た変異型ヒストンH2AおよびH2B、およびそれらをコードする変異型ポリヌクレオチドは、前記のとおりの第19発明から第24発明に使用することができる。なお、これらの方法発明において、変異型タンパク質を被検細胞に導入するには、これら変異型タンパク質の構造や機能を変更することなく、かつ薬理学的に許容される担体溶液にこの変異型タンパク質を混合し、例えばマイクロインジェクション法により細胞内に導入する。あるいは、最近開発された脂質による細胞内導入法(BioPORTER(Gene Therapy Systems社、米国)、Chariot(Active Motif社、米国)等)を採用すれば、生物個体内の生細胞に変異型タンパク質を導入し、その作用をインビボで発揮させることもできる。
【0060】
また、変異型ポリヌクレオチドを細胞内に導入する場合には、変異型ポリヌクレオチドを保有する構築体(発現ベクター)を、電気穿孔法、リン酸カルシウム法、リポソーム法、DEAEデキストラン法など公知の方法で細胞に導入する方法を採用することができる。また、発現ベクターを中空ナノ粒子、レトロウイルス、アデノウイルス、アデノ随伴ウイルス等に組み込むことによって、遺伝子治療の手法により変異型ポリヌクレオチドを生体内に導入発現させることもできる。
【0061】
第29発明および第30発明は、変異型ヒストンH2Aタンパク質または変異型ヒストンH2Bを発現する変異酵母細胞の集合である。これらの酵母細胞集団は、それぞれが異なるアミノ酸点変異を有する変異型タンパク質を発現するため、ヒストンH2AまたはヒストンH2Bに作用を及ぼす因子(公知の因子や、前記の第25〜28発明で同定された新規因子)が、ヒストンのどのアミノ酸残基に対して作用するかを特定するための系(第31発明、第32発明)として有用である。そして、このような作用点の解明は、特定の動物種に対してのみ作用する薬剤(例えば細胞毒性薬剤)を選択するために有効である。すなわち、ヒストンは前記のとおりに種間を越えて高度に保存されているが、図1、図2に示したように、酵母(sce)ヒストンは、ヒト(hum)ヒストンに比べて、アスペルギウス(asp)、カンジダ・アルビカンス(cal)等の菌類のヒストンとの相同性が高い。従って、例えば、ヒトヒストンに特有のアミノ酸残基に置換した酵母ヒストンの毒性薬剤感受性が低下したとすれば、この薬剤は、ヒト細胞には影響を与えず、酵母や菌類に対してのみ薬効を示すものと判断することができる。
【0062】
以下、実施例を示してこの出願の発明についてさらに詳細かつ具体的に説明するが、この出願の発明は以下の例によって限定されるものではない。
【0063】
【実施例】
実施例1
野生型ヒストン遺伝子H2AおよびH2Bを欠失し、かつ酵母細胞ゲノムの必須遺伝子プロモーター領域にδ配列が挿入されており、変異型ヒストンH2Aタンパク質と野生型ヒストンH2Bとを発現するポリヌクレオチド構築物を保有するヒストンH2A変異酵母細胞を作成した。変異型ヒストンH2Aタンパク質は、野生型ヒストンH2Aタンパク質のN端領域アミノ酸配列を示した配列番号1の各アミノ酸残基をそれぞれAla残基に置換した変異型ヒストンH2Aタンパク質である。
【0064】
具体的には、Kunkel法に従って配列番号1のアラニン残基以外の各アミノ酸残基をそれぞれアラニン残基に置換した変異型ヒストンH2Aと野生型ヒストンH2Bをそれぞれコードするポリヌクレオチドを保有するプラスミドを酵母細胞FY406株に導入した。この株をA株と呼ぶ。A株を、1mg/mlの濃度の5-Fluorootic Acid(5-FOA)および0.05mg/mlの濃度のウラシルを含有する寒天プレート上に塗布した。出芽酵母内ではURA3遺伝子の働きがあると、5-FOAは致死的な中間体に代謝されることから、上記プレート上では生育することができない。一方URA3遺伝子の働きがない出芽酵母は細胞内でウラシルを生合成できないが、上記プレートのように外来的にウラシルを添加すればプレート上で生育することができる。A株はゲノム中のURA3遺伝子を機能喪失しているものの、H2A/H2B野生型プラスミドがURA3遺伝子を保有しているため、H2A/H2B野生型プラスミドが細胞内に保持されている限り上記プレート上では生育できない。しかし、プラスミドは一般に親細胞の分裂と共に娘細胞に分配されるが、低頻度で片方の娘細胞に分配されず宿主細胞から脱落することが知られている。A株の場合でも同様の現象が確認され、上記プレート上に塗布した場合でも一部のコロニーが生育した。この株をB株と呼ぶ。B株はゲノム中のヒストンH2A遺伝子およびヒストンH2B遺伝子を欠損しており、アラニン点変異を含むヒストンH2Aタンパク質および野生型ヒストンH2Bタンパク質をコードする遺伝子をクローニングしたプラスミドを保有する株である。
【0065】
以上のとおりにして、ヒストンH2Aの特定の1アミノ酸だけを選択的にアラニンに置換したヒストンH2A変異酵母細胞131株を樹立した。
実施例2
野生型ヒストン遺伝子H2AおよびH2Bを欠失し、かつ酵母細胞ゲノムの必須遺伝子プロモーター領域にδ配列が挿入されており、野生型ヒストンH2Aと変異型ヒストンH2Bとを発現するポリヌクレオチド構築物を保有するヒストンH2B変異酵母細胞を作成した。変異型ヒストンH2Bが、野生型ヒストンH2BのN端領域アミノ酸配列を示した配列番号2のアラニン残基以外の各アミノ酸残基をそれぞれアラニン残基に置換した以外は、実施例1と同一の方法で作成した。
実施例3
実施例1で作成したヒストンH2A変異酵母細胞を用いて、SPT表現型の変化を調べた。
【0066】
具体的には、実施例1で作成したヒストンH2A変異酵母細胞と野生型出芽酵母をそれぞれ培地上で生育させ、遠心分離操作および水による洗浄操作より培地成分を除去した株をそれぞれリジンを含有する培地およびリジンを含有しない培地上に塗布した。塗布の方法は、あらかじめ顕微鏡観察により計数した細胞濃度に基づいて、1スポット当たり約10万細胞、約3万細胞、約1万細胞、約3000細胞、約1000細胞、約300、約100細胞、約30細胞になるように段階的に希釈し、それぞれ5μlのスポットとして塗布した。このプレートを30度で約2日〜4日間保温し、各培地上での生育状況を観察した(Hartzog GA et al. Mol Cell Biol. 16:2848-2856, 1996参照)。生育状況の一例は図3に示したとおりである。この図3に示した例では、第4位LysをAlaに置換したH2A変異酵母(FA004#1[K4A])はリジンを含有しない培地でも良好に生育し(右図)、SPT表現型を示している。
【0067】
作製した112種類のH2A変異酵母細胞のうち、SPT表現型を示した変異酵母のアミノ酸置換部位と、SPT表現型の程度は表1に示したとおりである。作成した112種類のヒストンH2A変異酵母細胞のうち、表1に示した15種類の変異型ヒストンH2Aを発現する酵母細胞が、野生型酵母細胞に比べて、少なくとも3倍以上のSPT表現型の変化を示した。
【0068】
これら15種類のヒストンH2A変異酵母細胞は、変異型ヒストンH2Aの発現によりヌクレオソームおよび染色体クロマチン構造を変化させることによって、遺伝子発現形態を改変していることが確認された。従って、これらのヒストンH2A変異酵母細胞を使用することによって、遺伝子発現形態に影響を及ぼす因子を探索することが可能であることが確認された。また、各々の変異型ヒストンH2Aまたはそれらを個々にコードするポリヌクレオチドを細胞に導入することによって、細胞の遺伝子発現形態を改変することが可能であることが確認された。
【0069】
【表1】

Figure 0003705768
【0070】
実施例4
実施例2で作成したヒストンH2B変異酵母細胞を用いて、実施例3と同様の方法によりSPT表現型の変化を調べた。生育状況の一例は図4に示したとおりである。この図4では、実施例5において良好なSPT表現型を示したH2A変異酵母(FA004#1[K4A])を正のコントロールとして表示している。この図4に示した例では、117位Gly、118位Thr、121位ValをそれぞれAlaに置換した変異型ヒストンH2Bを発現する変異酵母細胞が、それぞれ異なった程度でSPT表現型を示している。
【0071】
作製した112種類のH2B変異酵母細胞のうち、SPT表現型を示した変異酵母のアミノ酸置換部位と、SPT表現型の程度は表2に示したとおりである。作成した112種類のヒストンH2B変異酵母細胞のうち、表2に示した21種類の変異型ヒストンH2Bを発現する酵母細胞が、野生型酵母細胞に比べて、少なくとも3倍以上のSPT表現型の変化を示した。
【0072】
これら21種類のヒストンH2B変異酵母細胞は、変異型ヒストンH2Bの発現によりヌクレオソームおよび染色体クロマチン構造を変化させることによって、遺伝子発現形態を改変していることが確認された。従って、これらのヒストンH2B変異酵母細胞を使用することによって、遺伝子発現形態に影響を及ぼす因子を探索することが可能であることが確認された。また、各々の変異型ヒストンH2Bまたはそれらを個々にコードするポリヌクレオチドを細胞に導入することによって、細胞の遺伝子発現形態を改変することが可能であることが確認された。
【0073】
【表2】
Figure 0003705768
【0074】
実施例5
実施例1で作成したヒストンH2A変異酵母細胞を使用して、6AUに対する各細胞の感受性を調べた。
【0075】
具体的には、実施例1で作成したヒストンH2A変異酵母細胞と野生型酵母細胞をそれぞれ培地上で生育させ、遠心分離操作および水による洗浄操作により培地成分を除去した株をそれぞれ1mg/mlの濃度の6AUを含有する培地および6AUを全く含有しない培地上に塗布した。塗布の方法は、あらかじめ顕微鏡観察により計数した細胞濃度に基づいて、1スポット当たり約10万細胞、約3万細胞、約1万細胞、約3000細胞、約1000細胞、約300細胞、約100細胞、約30細胞になるように段階的に希釈し、それぞれ5μlのスポットとして塗布した。このプレートを
30度で約2日〜4日間保温し、各培地上での生育状況を観察した。生育状況の一例を図5に示した。この図5に示した例では、65位Gluおよび66位LysをそれぞれAla残基に置換した変異型ヒストンH2Aを発現する変異酵母細胞が6AUに対して有意に高い感受性を示した。
【0076】
作製した112種類のH2A変異酵母細胞のうち、6AUに対して感受性を増強した変異酵母のアミノ酸置換部位と、6AU感受性増強の程度は表3に示したとおりである。作成した112種類のヒストンH2A変異酵母細胞のうち、表3に示した10種類の変異型ヒストンH2Aを発現する酵母細胞が、野生型酵母細胞に比べ、少なくとも3倍以上の6AU感受性を示した。
【0077】
これら10種類のヒストンH2A変異酵母細胞は、変異型ヒストンH2Aの発現によって、6AUに対する感受性を増強させていることが確認された。6AUは細胞のRNA転写およびDNA複製の阻害剤であることから、これらのヒストンH2A変異酵母細胞は、6AUと同様の作用を有する因子を高感度で探索するための系として有用であることが確認された。また、各々の変異型ヒストンH2Aまたはそれらを個々にコードするポリヌクレオチドを細胞に導入することによって、細胞の6AUまたは類似因子に対する感受性を増強することが可能であることが確認された。
【0078】
【表3】
Figure 0003705768
【0079】
実施例6
実施例2で作成したヒストンH2B変異酵母細胞を使用し、実施例5と同様にして6AUに対する各細胞の感受性を調べた。酵母細胞の生育状況の一例を図6に示した。この図6に示した例では、123位LysがAlaに置換された変異型ヒストンH2Bを発現する変異酵母細胞が、6AUに対する感受性を増強させている。
【0080】
この変異酵母細胞の6AUに対する感受性増強の程度は表4に示したとおりである。作成した112種類のヒストンH2B変異酵母細胞のうち、表4に示した1種類の変異型ヒストンH2Bを発現する酵母細胞が、野生型酵母細胞に比べ、300倍以上の6AU感受性を示した。
【0081】
このヒストンH2B変異酵母細胞は、変異型ヒストンH2Bの発現によって、6AUに対する感受性を増強させていることが確認された。従って、このヒストンH2B変異酵母細胞は、6AUと同様の作用を有する因子を高感度で探索するための系として有用であることが確認された。また、変異型ヒストンH2Bまたはそれをコードするポリヌクレオチドを細胞に導入することによって、細胞の6AUまたは類似因子に対する感受性を増強することが可能であることが確認された。
【0082】
【表4】
Figure 0003705768
【0083】
実施例7
実施例1で作成したヒストンH2A変異酵母細胞を使用して、TBZまたはBenomylに対する各細胞の感受性を調べた。
【0084】
具体的には、実施例1で作成したヒストンH2A変異酵母細胞と野生型出芽酵母をそれぞれ培地上で生育させ、遠心分離操作および水による洗浄操作により培地成分を除去した株をそれぞれ25μg/mlの濃度のTBZを含有する培地、10μg/mlの濃度のBenomylを含有する培地、および薬剤を含有しない培地上に塗布した。なお、薬剤を含有しない培地においてもTBZおよびBenomylの水溶化のために用いた溶媒のDMSOを等量含有させた。塗布の方法は、あらかじめ顕微鏡観察により計数した細胞濃度に基づいて、1スポット当たり約10万細胞、約3万細胞、約1万細胞、約3000細胞、約1000細胞、約300細胞、約100細胞、約30細胞になるように段階的に希釈し、それぞれ5μlのスポットとして塗布した。このプレートを30度で約2日〜4日間保温し、各培地上での生育状況を観察した。図7はTBZ含有培地における生育状況の一例であり、図8はBenomyl含有培地における生育状況の一例である。これらの図に示した例では、65位Gluまたは93位のGluがアラニンに置換された変異型ヒストンH2Aを発現する変異酵母細胞が、TBZまたはBenomylに対する感受性を増強させている。
【0085】
作製した112種類のH2A変異酵母細胞のうち、TBZまたはBenomylに対して感受性を増強した変異酵母のアミノ酸置換部位と、感受性増強の程度は表5(TBZ)および表6(Benomyl)に示したとおりである。作成した112種類のヒストンH2A変異酵母細胞のうち、表5および表6に示した7種類の変異型ヒストンH2Aを発現する酵母細胞が、野生型酵母細胞に比べ、TBZまたはBenomylに対して少なくとも10倍以上の感受性を示した。
【0086】
これら7種類のヒストンH2A変異酵母細胞は、変異型ヒストンH2Aの発現によって、TBZまたはBenomylに対する感受性を増強させていることが確認された。TBZまたはBenomylは細胞分裂阻害剤であることから、これらのヒストンH2A変異酵母細胞は、TBZまたはBenomylと同様の作用を有する細胞分裂阻害因子を高感度で探索するための系として有用であることが確認された。また、各々の変異型ヒストンH2Aまたはそれらを個々にコードするポリヌクレオチドを細胞に導入することによって、細胞分裂阻害因子に対する感受性を増強することが可能であることが確認された。
【0087】
【表5】
Figure 0003705768
【0088】
【表6】
Figure 0003705768
【0089】
実施例8
実施例1で作成したヒストンH2A変異酵母細胞を使用して、各細胞の生育の程度を調べた。
【0090】
具体的には、実施例1で作成したヒストンH2A変異酵母細胞と野生型酵母細胞をそれぞれ培地上で生育させ、遠心分離操作および水による洗浄操作により培地成分を除去した株を通常酵母が生育可能な栄養豊富寒天培地上に塗布した。塗布の方法は、あらかじめ顕微鏡観察により計数した細胞濃度に基づいて、1スポット当たり約10万細胞、約3万細胞、約1万細胞、約3000細胞、約1000細胞、約300細胞、約100細胞、約30細胞になるように段階的に希釈し、それぞれ5μlのスポットとして塗布した。このプレートを30度で約3日〜5日間保温し、培地上での生育状況を観察した。
【0091】
結果は表7に示したとおりである。作成した112種類のヒストンH2A変異酵母細胞のうち、表7に示した2種類の変異型ヒストンH2Aを発現する酵母細胞が、野生型酵母細胞に比べ、生育の程度を1/10以下に低下させた。
【0092】
これら2種類のヒストンH2A変異酵母細胞は、変異型ヒストンH2Aの発現によって、生育の程度を有意に低下させていることが確認された。従って、これらのヒストンH2A変異酵母細胞は、細胞の生育に影響を及ぼす因子を高感度で探索するための系として有用であることが確認された。また、各々の変異型ヒストンH2Aまたはそれらを個々にコードするポリヌクレオチドを細胞に導入することによって、細胞の生育を抑制することが可能であることが確認された。
【0093】
【表7】
Figure 0003705768
【0094】
【発明の効果】
以上詳しく説明したとおり、この発明によって、染色体の一方の構成要素であるヒストンに点変異を導入することによって、ゲノムDNAがコードする遺伝子やその転写産物を直接操作することなく、新たな形質を獲得した新しい酵母細胞株が提供される。
【0095】
また、この出願の発明によって、酵母細胞または非酵母細胞に新たな形質を導入する方法、各種有用物質のスクリーニング方法、さらにはそれら有用物質のヒストンに対する作用点をスクリーニングする方法が提供される。
【0096】
【配列表】
Figure 0003705768
Figure 0003705768
Figure 0003705768

【図面の簡単な説明】
【図1】ヒストンH2Aの種間の配列相同性を示したアミノ酸配列図である。「.」は最上段のアミノ酸と同一であること、「*」は最上段に示したアミノ酸が全種で保存されていること、数字はアミノ酸配列のN端からの位置を示す。
【図2】ヒストンH2Bの種間の配列相同性を、図1と同様に示したアミノ酸配列図である。
【図3】実施例5におけるヒストンH2A変異酵母細胞の65時間培養後の生育状況である。左図はヒスチジンを含有しない培地、右図はヒスチジンとリジンを含有しない培地における酵母細胞の生育状況である。A〜Hは1μl中の細胞数(A:約20,000、B:約6,000、C:約2,000、D:約600、E:約200、F:約60、G:約20、H:約6)である。
【図4】実施例6におけるヒストンH2B変異酵母細胞の64時間培養後の生育状況である。左図はヒスチジンを含有しない培地、右図はヒスチジンとリジンを含有しない培地における酵母細胞の生育状況である。細胞数(A〜H)は図3と同一。
【図5】実施例7におけるヒストンH2A変異酵母細胞の65時間培養後の生育状況である。左図は6AUを含有しない培地、右図は6AU(1mg/ml)を含有する培地における酵母細胞の生育状況である。細胞数(A〜H)は図3と同一。
【図6】実施例8おけるヒストンH2B変異酵母細胞の65時間培養後の生育状況である。左図は6AUを含有しない培地、右図は6AU(1mg/ml)を含有する培地における酵母細胞の生育状況である。細胞数(A〜H)は図3と同一。
【図7】実施例9におけるヒストンH2A変異酵母細胞の46時間培養後の生育状況である。左から、薬剤非含有培地、DMSO含有培地、DMSO+TBZ(25μl/ml)含有培地、DMSO+TBZ(100μl/ml)含有培地における酵母細胞の生育状況である。細胞数(A〜H)は図3と同一。
【図8】実施例9におけるヒストンH2A変異酵母細胞の46時間培養後の生育状況である。左から、薬剤非含有培地、DMSO含有培地、DMSO+Benomyl(10μl/ml)含有培地、DMSO+Benomyl(500μl/ml)含有培地における酵母細胞の生育状況である。細胞数(A〜H)は図3と同一。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The invention of this application relates to mutant yeast cells and uses thereof. More specifically, the invention of this application expresses mutant histone H2A or histone H2B in which one specific amino acid residue is substituted with an Ala residue, and these mutant proteins, and is used for screening various useful substances. It relates to useful mutant yeast cells.
[0002]
[Prior art]
Histone is a basic protein that exists widely in the nucleus of eukaryotic cells and ionically binds to DNA. It usually consists of 5 types of components (H1, H2A, H2B, H3 and H4), and the components other than H1 are highly similar across species. For example, in the case of histone H2A, 89% of budding yeast histone H2A.1 (76 amino acid sequence from the 45th to 120th position from the N end) and human histone H2A.1 (76 amino acid sequence from the 44th to 119th position from the N end) The amino acid sequences are identical and the difference is only 8 residues. Similarly, in the case of histone H2B, budding yeast histone H2B.1 (92 amino acid sequence from the 36th to 127th position from the N end) and human histone H2B.1 (92 amino acid sequence from the N end to the 33rd to 124th position) 82% of the amino acid sequences are identical and the difference is 17 residues. In the case of histone H3, 93% amino acid sequence in budding yeast histone H3 (119 amino acid sequence from the 1st to the 119th from the N end) and human histone H3.3 (119 amino acid sequence from the 1st to the 119th from the N end) Match and the difference is 8 residues. In the case of histone H4, the budding yeast histone H4 (full length 102 amino acid sequence from the 1st to the 102nd from the N end) and human histone H4 (full length 102 amino acid sequence from the 1st to the 102nd from the N end) are 92% amino acid sequences Match and the difference is 8 residues. No other highly eukaryotic protein is known to be so highly conserved among species. Budding yeast is a eukaryotic species that can be easily genetically and biochemically analyzed, and is also referred to as baker's yeast, and is a useful microorganism widely used for fermentation of bread and other foods and alcoholic beverages. Similarly to budding yeast, harmful microorganisms belonging to the fungus genus such as Candida, Aspergillus, and Ringworm have histones as well as budding yeast, and the amino acid sequence is very similar to the amino acid sequence of budding yeast. (FIGS. 1 and 2).
[0003]
DNA is folded by regular binding to this histone, and both complexes form a basic structural unit called a nucleosome. These nucleosomes aggregate to form a chromosomal chromatin structure. By maintaining or specifically transforming this chromatin structure, reactions that occur on chromosomal DNA such as gene expression, DNA replication, and DNA repair are controlled. ing.
[0004]
On the other hand, proteins constituting eukaryotic cells are expressed from genes encoded by chromosomal DNA sequences (genomes). Analysis of the expression form and gene function of each gene, or industrial use of individual genes, The focus was on directly manipulating DNA-encoded genes and their transcripts. For example, expression of an isolated gene in a host-vector system, introduction of a foreign gene into an individual organism (transgenic), deletion of a specific gene in an individual organism (knockout), or the like.
[0005]
However, as described above, the maintenance of the chromatin structure of the chromosome is indispensable for proper gene expression, DNA replication, DNA repair, and other reactions from the genome. To that end, the regularity of the nucleosomes and the structure of histones are required. It is essential that the function is maintained normally. Therefore, gene expression, DNA replication, DNA repair, etc. can be controlled by introducing mutations into histones and changing the normal chromatin structure of the chromosome. For example, Hischhorn JN et al. (Mol. Cell. Biol. 15: 1999-2009, 1995) reported a transcription defect in a specific gene by introducing a mutation into histone H2A of a yeast cell (Saccharomyces cerevisiae). Yes.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The invention of this application introduces a new yeast cell that has acquired a new trait without directly manipulating the gene encoded by genomic DNA or its transcription product by introducing a point mutation into histone, which is one component of the chromosome. It is an issue to provide.
[0007]
The invention of this application also provides a mutant histone capable of imparting a new character to yeast or non-yeast cells, a polynucleotide encoding the same, and further to yeast cells or non-yeast cells using these as materials. It is an object to provide a method for introducing a new character.
[0008]
Furthermore, an object of the invention of this application is to provide a screening method for various useful substances using the mutant yeast cells, and a method for screening an action point of these useful substances for histones.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In this application, as a first invention for solving the above-mentioned problems, the wild-type histone genes H2A and H2B are deleted, and a Ty sequence or a δ sequence is inserted into the essential gene promoter region of the yeast cell genome. , A yeast cell having a polynucleotide construct that expresses mutant histone H2A and wild type histone H2B, wherein the mutant histone H2A represents the amino acid sequence of the N-terminal region of wild type histone H2A. 4th Lys, 5th Gly, 26th Phe, 29th Gly, 46th Ser, 47th Gly, 66th Leu, 90th Asn, 91st Asp, 92nd Asp, Histone H2A mutation, which is a mutant histone H2A in which any one amino acid residue at position 94 Leu, position 99 Gly, position 103 Ile, position 107 Gly or position 115 Asn is replaced with an Ala residue Yeast cells are provided.
[0010]
This application provides, as a second invention, a yeast cell having a polynucleotide construct that lacks the wild-type histone genes H2A and H2B and expresses the mutant-type histone H2A and the wild-type histone H2B, H2A is the 65th position Glu, the 66th position Leu, the 73rd position Asp, the 74th position Asn, the 86th position Leu, the 93rd position Glu in SEQ ID NO. Histone H2A which is a mutant histone H2A in which any one amino acid residue of 94th position Leu, 103rd position Ile, 112th position Ile, 113th position His or 116th position Leu is substituted with Ala residue Mutant yeast cells are provided.
[0011]
This application provides, as a third invention, a yeast cell having a polynucleotide construct that lacks the wild-type histone genes H2A and H2B and expresses the mutant-type histone H2A and the wild-type histone H2B, H2A is the 65th position Glu, the 93rd position Glu, the 112th position Ile, the 113th position His, the 115th position Asn, the 116th position Leu in SEQ ID NO: 1 showing the N-terminal region amino acid sequence of wild type histone H2A or Provided is a histone H2A mutant yeast cell which is a mutant histone H2A in which any one amino acid residue at position 117 Leu is substituted with an Ala residue.
[0012]
This application provides, as a fourth invention, a yeast cell having a polynucleotide construct that lacks the wild-type histone genes H2A and H2B and expresses the mutant-type histone H2A and the wild-type histone H2B, Mutant histone in which any one amino acid residue at position 93 Glu or position 94 Leu in SEQ ID NO: 1 in which H2A represents the N-terminal region amino acid sequence of wild-type histone H2A is substituted with an Ala residue A histone H2A mutant yeast cell that is H2A is provided.
[0013]
In this application, as a fifth invention, the wild type histone genes H2A and H2B are deleted, and the Ty sequence or δ sequence is inserted into the essential gene promoter region of the yeast cell genome. A yeast cell having a polynucleotide construct that expresses histone H2B, wherein the mutant histone H2B is the first position Ser and the third position Lys in SEQ ID NO: 2 showing the amino acid sequence of the N-terminal region of wild-type histone H2B. , 5th place Glu, 6th place Lys, 7th place Lys, 8th place Pro, 10th place Ser, 90th place Ser, 92nd place Ile, 93rd place Ser, 105th place Leu, 106th place Pro 107th Gly, 108th Glu, 111th Lys, 114th Val, 117th Gly, 118th Thr, 121st Val, 122th Thr or 125th Ser A histone H2B mutant yeast cell is provided which is a mutant histone H2B in which the amino acid residues are substituted with Ala residues.
[0014]
This application provides, as a sixth invention, a yeast cell having a polynucleotide construct that lacks wild-type histone genes H2A and H2B and expresses wild-type histone H2A and mutant-type histone H2B, Provided is a histone H2B mutant yeast cell in which H2B is a mutant histone H2B in which the 123rd position Lys in SEQ ID NO: 2 showing the N-terminal region amino acid sequence of wild-type histone H2B is substituted with an Ala residue.
[0015]
As the seventh invention, this application is directed to the fourth position Lys, the fifth position Gly, the 26th position Phe, the 29th position Gly, the 46th position in SEQ ID NO: 1 showing the amino acid sequence of the N-terminal region of wild type histone H2A. Ser, 47th Gly, 66th Leu, 90th Asn, 91st Asp, 92nd Asp, 94th Leu, 99th Gly, 103rd Ile, 107th Gly or 115th Provided is a mutant histone H2A in which any one amino acid residue of Asn is substituted with an Ala residue.
[0016]
As the eighth invention, this application is directed to the 65th position Glu, the 66th position Leu, the 73rd position Asp, the 74th position Asn, the 86th position in SEQ ID NO: 1 showing the amino acid sequence of the N-terminal region of wild type histone H2A. A mutation in which one of the amino acid residues of Leu, 93rd Glu, 94th Leu, 103rd Ile, 112th Ile, 113th His or 116th Leu is replaced with an Ala residue Provides type histone H2A.
[0017]
As the ninth invention, this application is directed to the 65th position Glu, the 93rd position Glu, the 112th position Ile, the 113th position His, the 115th position in SEQ ID NO: 1 showing the amino acid sequence of the N-terminal region of wild type histone H2A. Asn, a mutant histone H2A is provided in which any one amino acid residue at position 116 Leu or position 117 Leu is replaced with an Ala residue.
[0018]
In this application, as the 10th invention, any one amino acid residue at position 93 Glu or position 94 Leu in SEQ ID NO: 1 showing the amino acid sequence of the N-terminal region of wild-type histone H2A is an Ala residue. Provided are substituted mutant histone H2A.
[0019]
As the eleventh aspect of the present application, this application is directed to the 1st position Ser, 3rd position Lys, 5th position Glu, 6th position Lys and 7th position in SEQ ID NO: 2 showing the amino acid sequence of the N-terminal region of wild type histone H2B. Lys, 8th Pro, 10th Ser, 90th Ser, 92nd Ile, 93rd Ser, 105th Leu, 106th Pro, 107th Gly, 108th Glu, 111th Lys, mutation in which one amino acid residue at position 114 Val, position 117 Gly, position 118 Thr, position 121 Val, position 122 Thr or position 125 Ser is replaced with an Ala residue Provide type histone H2B.
[0020]
This application provides, as a twelfth invention, a mutant histone H2B in which position 123 Lys in SEQ ID NO: 2 showing the amino acid sequence of the N-terminal region of wild-type histone H2B is substituted with an Ala residue.
[0021]
This application provides, as a thirteenth invention, a polynucleotide encoding the mutant histone H2A of the seventh invention.
[0022]
This application provides, as a fourteenth invention, a polynucleotide encoding the mutant histone H2A of the eighth invention.
[0023]
This application provides, as a fifteenth invention, a polynucleotide encoding the mutant histone H2A of the ninth invention.
[0024]
This application provides, as a sixteenth invention, a polynucleotide encoding the mutant histone H2A of the tenth invention.
[0025]
This application provides, as the seventeenth invention, a polynucleotide encoding the mutant histone H2B of the eleventh invention.
[0026]
This application provides, as an eighteenth invention, a polynucleotide encoding the mutant histone H2B of the twelfth invention.
[0027]
This application is, as a nineteenth invention, a method for affecting the chromosomal chromatin structure or gene expression form of yeast cells or non-yeast cells, wherein the mutant histone H2A of the seventh invention or the polymorphism of the thirteenth invention is used. There is provided a method comprising the step of introducing a nucleotide into a cell.
[0028]
This application is, as a twentieth invention, a method for affecting the chromosomal chromatin structure or gene expression form of yeast cells or non-yeast cells, wherein the mutant histone H2B of the eleventh invention or the polymorphism of the seventeenth invention is used. There is provided a method comprising the step of introducing a nucleotide into a cell.
[0029]
This application is, as a twenty-first invention, a method for enhancing the sensitivity of yeast cells or non-yeast cells to an inhibitor of RNA transcription or DNA replication, the mutant histone H2A of the eighth invention, or the fourteenth invention. A method comprising introducing a polynucleotide of the above into a cell.
[0030]
This application is, as a twenty-second invention, a method for enhancing the sensitivity of yeast cells or non-yeast cells to an inhibitor of RNA transcription or DNA replication, the mutant histone H2B of the twelfth invention, or the eighteenth invention. A method comprising introducing a polynucleotide of the above into a cell.
[0031]
This application provides, as a twenty-third invention, a method for enhancing the sensitivity of a yeast cell or a non-yeast cell to a mitotic inhibitor, wherein the mutant histone H2A of the ninth invention or the polynucleotide of the fifteenth invention is used. There is provided a method comprising the step of introducing into a cell.
[0032]
This application is, as a twenty-fourth invention, a method for reducing the growth of yeast cells or non-yeast cells, wherein the mutant histone H2A of the tenth invention or the polynucleotide of the sixteenth invention is introduced into a cell. A method characterized by comprising:
[0033]
This application is, as a 25th invention, a method for screening factors affecting the chromosomal chromatin structure or gene expression form of a yeast cell or non-yeast cell, wherein the mutant yeast cell of the first invention or the fifth invention is used. A method comprising identifying a candidate factor that changes the SPT phenotype of a mutant yeast cell as a target factor, comprising introducing a candidate factor.
[0034]
This application is, as a twenty-sixth invention, a method for searching factors affecting RNA transcription or DNA replication in yeast cells or non-yeast cells, wherein candidate factors are added to the mutant yeast cells of the second invention or the sixth invention. A method comprising identifying a candidate factor that changes the mortality rate of a mutant yeast cell as a target factor, comprising the step of introducing the mutant yeast cell.
[0035]
This application is, as a twenty-seventh invention, a method for screening a factor that affects cell division of a yeast cell or a non-yeast cell, comprising the step of introducing a candidate factor into the mutant yeast cell of the third invention, Provided is a method characterized by identifying a candidate factor that changes the mortality rate of a mutant yeast cell as a target factor.
[0036]
This application is, as a twenty-eighth invention, a method for screening a factor affecting the growth of yeast cells or non-yeast cells, which comprises the step of introducing a candidate factor into the mutant yeast cell of the fourth invention, Provided is a method characterized by identifying a candidate factor that alters the growth of yeast cells as a target factor.
[0037]
This application is, as a twenty-ninth invention, an assembly of yeast cells 112 having a polynucleotide construct that lacks wild-type histone genes H2A and H2B and expresses mutant-type histone H2A and wild-type histone H2B, Mutant histone H2A of each yeast cell is replaced with an Ala residue other than the 1st to 131st Ala residues in SEQ ID NO: 1 showing the N-terminal amino acid sequence of wild type histone H2A Provided is a collection of histone H2A mutant yeast cells, which are different mutant histone H2A.
[0038]
This application, as a thirtieth invention, is a collection of yeast cells 112 having a polynucleotide construct that lacks wild-type histone genes H2A and H2B and expresses wild-type histone H2A and mutant histone H2B, Mutant histone H2B of each yeast cell is replaced with an Ala residue other than the 1st to 130th Ala residues in SEQ ID NO: 2 showing the N-terminal amino acid sequence of wild type histone H2B. Provided is a collection of histone H2B mutant yeast cells, which are different mutant histone H2Bs.
[0039]
This application provides, as a thirty-first invention, a method for screening an action point of a factor that acts on histone H2A on histone H2A, wherein each histone H2A mutant yeast cell constituting the yeast cell aggregate of the twenty-ninth invention is used. A method is provided in which a factor is introduced into each of these, and a substituted amino acid site of mutant histone H2A expressed in yeast cells in which the effect of the factor is changed is identified as the site of action of the factor.
[0040]
This application is, as a thirty-second invention, a method for screening an action point of a factor acting on histone H2B on histone H2B, wherein each histone H2B mutant yeast cell constituting the yeast cell aggregate of the thirtieth invention is used. A method is provided in which a factor is introduced into each of the above, and a substituted amino acid site of mutant histone H2B expressed in yeast cells in which the action of the factor is changed is identified as the site of action of the factor.
[0041]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
[0042]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The mutant yeast cells of the first to sixth inventions are deficient in the original wild type histone H2A gene and histone H2B gene, respectively, and one amino acid residue of either histone H2A or histone H2B is an alanine residue. It possesses a polynucleotide construct (expression vector) that expresses the mutant histone H2A or histone H2B substituted in the above.
[0043]
Yeast cells deficient in wild-type histone H2A gene and histone H2B gene (hereinafter referred to as “H2A / H2B deficient yeast cells”. In this description, “/” means “and”) are known target gene replacements. It can also be made by gene knockout using the method, but preferably, MATa his3Δ200 leu2Δ1 trp1Δ63 ura3-52 lys2-128δ Δ (hta1-htb1) :: LEU2 Δ (hta2-htb2) :: TRP1 + pSAB6
Saccharomyces cerevisiae strain FY406 (Hirschhorn JN et al., Mol. Cell. Biol. 15: 1999-2009, 1995) can be used. This FY406 strain lacks two wild-type histone H2A genes and two wild-type histone H2B genes in the genome, and possesses one histone H2A gene and one histone H2B gene, and pSAB6 plasmid carrying the URA3 gene. (Hereinafter referred to as “H2A / H2B wild-type plasmid”. In this description, “/” means “and”).
[0044]
A construct obtained by cloning a histone H2A protein containing alanine point mutation or a polynucleotide encoding a histone H2B protein into such an H2A / H2B-deficient yeast cell (specifically, a plasmid. Hereinafter, “H2A-H2B mutant plasmid”) In this description, “-” means “or”). The H2A-H2B mutant plasmid carries the HIS3 gene. Since the FY406 strain loses the function of the HIS3 gene, it cannot grow in a medium that does not contain histidine, but can grow by possessing this H2A-H2B mutant plasmid. The H2A / H2B-deficient yeast strain into which this H2A-H2B mutant plasmid has been introduced is referred to as A strain. Strain A is spread on agar plates containing 5-Fluorootic Acid (5-FOA) at a concentration of 1 mg / ml and uracil at a concentration of 0.05 mg / ml. If the URA3 gene functions in budding yeast, 5-FOA is metabolized to a lethal intermediate and cannot grow on the plate. On the other hand, Saccharomyces cerevisiae without the function of the URA3 gene cannot biosynthesize uracil intracellularly, but can grow on the plate if uracil is added exogenously as in the above plate. Although the A strain has lost the function of the URA3 gene in the genome, the H2A / H2B wild-type plasmid carries the URA3 gene, so as long as the H2A / H2B wild-type plasmid is retained in the cell, It cannot grow. However, it is known that plasmids are generally distributed to daughter cells along with the division of parent cells, but are not distributed to one daughter cell at a low frequency and fall off from host cells. In the case of the A strain, the same phenomenon is confirmed, and even when it is applied on the plate, some colonies grow. This strain is called B strain. The B strain is deficient in the histone H2A gene and histone H2B gene in the genome and carries the H2A-H2B mutant plasmid. That is, the B strain is established as a budding yeast strain in which only one specific amino acid of histone H2A or histone H2B is selectively substituted with alanine.
[0045]
A method of substituting one amino acid residue of histone H2A protein or H2B protein with an alanine residue is the Kunkel method (Kunkel, TA Proc. Natl. Acad. Sci. USA 82) based on the hybridization of oligonucleotide and single-stranded DNA. : 488, 1985 and Kunkel, TA, et al. Methods in Enzymology 154: 367, 1987). That is, Escherichia coli (BW313, CJ236, etc.) represented by dut and ung genotypes is deficient in dUTPase (Dut) and Uracil-DNA glycosylase (Ung). Therefore, DNA in which a part of thiamine (T) in the DNA is replaced with deoxyuracil (dU) is synthesized. Using this Escherichia coli as a host fungus, a single-stranded DNA of a plasmid into which a histone H2A or H2B gene targeted for mutagenesis is cloned is prepared. The histone H2A gene and the histone H2B gene can be obtained by using, for example, a yeast cDNA synthesized with an oligonucleotide probe synthesized based on known sequence information (H2A: GenBank Accession No. CAA88505.1; H2B: GenBank Accession No. CAA88504.1, etc.) It can be obtained by a screening method, a PCR amplification method using oligonucleotide primers, or the like. Moreover, the publicly available well-known clone can also be utilized.
[0046]
This single-stranded DNA is hybridized in vitro with an oligonucleotide designed to substitute the target residue with alanine, and a complementary DNA strand is synthesized by a DNA polymerase reaction and a DNA ligase reaction. Ung this DNA + When introduced into E. coli strains (DH5α, etc.), the original DNA strand containing dU is degraded by Ung, but the complementary DNA strand synthesized in a test tube is replicated without degradation. In this way, a mutation-introducing plasmid obtained by cloning a gene encoding a histone H2A protein or a histone H2B protein containing an alanine point mutation can be obtained by selectively amplifying the DNA strand into which the mutation has been introduced.
[0047]
In addition, the mutant yeast cells of the first and fifth inventions have a Ty sequence or δ sequence inserted in the essential gene promoter region of the yeast cell genome in addition to the configuration as described above. Such a budding yeast strain is represented by, for example, a genotype of lys2-128δ. The budding yeast strain FY406 also has this lys2-128δ genotype. This means that the δ sequence has been inserted into the promoter region of the LYS2 gene in the genome and expression of the LYS2 gene no longer occurs. Such a strain cannot grow unless it contains lysine on the medium. However, when a quantitative or qualitative change in the expression of a gene occurs, a strain having the lys2-128δ genotype can grow on a medium containing no lysine. Such a phenotype is called a suppressor of Ty (SPT) phenotype (Winston, F. and Carlson, M. Trends Genet. 8: 387-391, 1992). Since the mutant yeast cells of the first and fifth inventions grow on a medium not containing lysine, it was confirmed that they exhibit an SPT phenotype. There are many reports of genetic mutations that lead to the SPT phenotype, including histones and other genetic mutations that encode molecules involved in the maintenance or conversion process of the genomic chromatin structure. It is an important indicator for detecting structural changes and gene expression changes. Therefore, the mutant yeast cells of the first and fifth inventions are useful as a system for examining how specific amino acid point mutations of histones H2A and H2B affect chromosomal chromatin structure and gene expression form, respectively. . It is also useful as a system (25th invention) for searching for factors affecting chromosomal chromatin structure and gene expression form. Furthermore, mutant H2A protein and mutant H2B protein (7th invention, 11th invention) possessed by these mutant yeast cells, or polynucleotides encoding these mutant proteins (13th invention and 17th invention) Can be used to change the chromosomal chromatin enzyme or gene expression form of yeast or non-yeast cells (19th invention, 20th invention).
[0048]
In the invention of this application, “factor” includes unknown and known compounds, proteins, peptides, polynucleotides, oligonucleotides and the like. The screening method of the present invention targets “non-yeast cells” in addition to yeast cells. As described above, the histone structure (amino acid sequence) is highly conserved across species, This is because the knowledge of yeast can be reliably applied to species other than yeast. Furthermore, non-yeast cells are intended not only for cultured cells (in vitro) but also for living cells within an individual organism (in vivo).
[0049]
On the other hand, the mutant yeast cells of the 2-4th invention and the 6th invention are yeast cells exhibiting a phenotype different from that of the wild-type yeast cell under specific conditions.
[0050]
The mutant yeast cells of the second and sixth inventions were identified as cell lines having significantly higher sensitivity to 6-azauracil (6AU) than the wild type. 6AU is an agent that affects RNA transcription and DNA replication by changing intracellular nucleotide concentration (Nakanishi T. et al. J Biol. Chem. 270: 8991-8995, 1995, Hampsey M. Yeast 13: 1099-1133, 1997). Accordingly, since these mutant yeast cells react sensitively to factors that affect RNA transcription or DNA replication, they are useful as a system for searching for these factors (the twenty-sixth invention). Furthermore, mutant H2A protein and mutant H2B protein (8th invention, 12th invention) possessed by these mutant yeast cells, or polynucleotides encoding these mutant proteins (14th invention and 18th invention), It can be used to enhance the sensitivity of yeast or non-yeast cells to inhibitors of RNA transcription or DNA replication (21st invention, 22nd invention).
[0051]
The mutant yeast cell of the third invention was identified as a cell line having significantly higher sensitivity to TBZ (Thiabendazole) and Benomyl (Methyl 1- (butylcarbamoyl) -2-benzimidazolecarbamate) than the wild type. Both TBZ and Benomyl have a physiological activity that inhibits cell division by inhibiting intracellular microtubule polymerization (Hampsey M. Yeast 13: 1099-1133, 1997). Therefore, since these mutant yeast cells react sensitively to factors that affect cell division, they are useful as a system for searching for these factors (the 27th invention). Furthermore, the mutant H2A protein possessed by these mutant yeast cells (the ninth invention), or the polynucleotide encoding this mutant protein (the fifteenth invention) is sensitive to inhibitors of cell division in yeast or non-yeast cells. It can be used to enhance (23rd invention).
[0052]
The mutant yeast cell of the fourth invention has been identified as a cell line having a lower degree of growth than the wild type. Accordingly, since these mutant yeast cells react sensitively to factors that affect the degree of growth, they are useful as a system for searching for these factors (the 28th invention). Furthermore, the mutant H2A protein possessed by these mutant yeast cells (the tenth invention) or the polynucleotide encoding this mutant protein (the sixteenth invention) is used for reducing the growth of yeast or non-yeast cells. (24th invention).
[0053]
The seventh to twelfth inventions are a mutant histone H2A protein and a mutant histone H2B protein that are expressed by each of the mutant yeast cells. These mutant proteins can also be obtained by a method of synthesizing a peptide by a known chemical synthesis method based on the sequence information of SEQ ID NOS: 1 and 2 and each amino acid substitution. Yeast cells can be obtained by a method of culturing yeast cells by a known method, and isolating and purifying the target protein from the culture by a known means. Alternatively, a polynucleotide encoding each mutant protein (13th to 18th inventions; hereinafter referred to as “mutant polynucleotide”) is linked to an appropriate expression vector, whereby an in vitro transcription / translation system, Mutant proteins can be isolated and purified from cultures of yeast cells (microorganisms, insect cells, mammalian cells, plant cells, etc.).
[0054]
For example, when a mutant protein is expressed in an in vitro transcription / translation system, a recombinant vector is prepared by inserting the mutant polynucleotide into a vector having an RNA polymerase promoter. If this vector is added to an in vitro transcription / translation system such as a rabbit reticulocyte lysate or wheat germ extract containing RNA polymerase corresponding to the promoter, the target mutant protein can be produced in vitro. Examples of the RNA polymerase promoter include T7, T3, SP6 and the like. Examples of vectors containing these RNA polymerase promoters include pKA1, pCDM8, pT3 / T718, pT7 / 319, and pBluescript II.
[0055]
When the mutant protein is expressed in microorganisms such as E. coli, the mutant polynucleotide is recombined into an expression vector having an origin, promoter, ribosome binding site, DNA cloning site, terminator, etc. that can replicate in the microorganism. To create an expression vector. By transforming host cells with this expression vector, transformant cells that express the mutant protein can be obtained. When this transformant is cultured, the target mutant protein is mass-produced from the culture. be able to. Examples of the expression vector for E. coli include pUC system, pBluescript II, pET expression system, and pGEX expression system.
[0056]
Further, when the mutant protein is expressed in eukaryotic cells, the mutant polynucleotide is inserted into a expression vector for eukaryotic cells having a promoter, a splicing region, a poly (A) addition site, etc. Create a vector. If this vector is introduced into a eukaryotic cell and cultured, a transformed eukaryotic cell expressing the target mutant protein can be obtained. Examples of expression vectors include pKA1, pCDM8, pSVK3, pMSG, pSVL, pBK-CMV, pBK-RSV, EBV vector, pRS, and pYES2. As eukaryotic cells, mammalian cultured cells such as human fetal kidney-derived cell HEK293T, monkey kidney cell COS7, Chinese hamster ovary cell CHO, or primary cultured cells isolated from human organs can be used. Budding yeast, fission yeast, silkworm cells, Xenopus egg cells and the like can also be used. In order to introduce the expression vector into cells, known methods such as electroporation, calcium phosphate method, liposome method, DEAE dextran method can be used.
[0057]
In order to isolate and purify the mutant protein expressed in the mutant yeast cell or transformed cell of the present invention, it can be performed by combining known separation procedures. For example, treatment with denaturing agents and surfactants such as urea, ultrasonic treatment, enzyme digestion, salting out and solvent precipitation, dialysis, centrifugation, ultrafiltration, gel filtration, SDS-PAGE, isoelectric focusing, Examples include ion exchange chromatography, hydrophobic chromatography, affinity chromatography, and reverse phase chromatography.
[0058]
A protein expressed in a cell may be subjected to various modifications in the cell after being translated. Therefore, modified proteins are also included in the scope of the mutant protein of the present invention. Such post-translational modifications include N-terminal methionine elimination, acetylation, glycosylation, limited degradation by intracellular protease, myristoylation, isoprenylation, phosphorylation, ubiquitination, ADP ribosylation, methylation Etc.
[0059]
Mutant histones H2A and H2B obtained as described above, and mutant polynucleotides encoding them can be used in the nineteenth to twenty-fourth inventions as described above. In these method inventions, in order to introduce a mutant protein into a test cell, the mutant protein is added to a pharmacologically acceptable carrier solution without changing the structure or function of the mutant protein. Are mixed and introduced into cells by, for example, a microinjection method. Alternatively, if a recently developed intracellular introduction method using lipids (BioPORTER (Gene Therapy Systems, USA), Chariot (Active Motif, USA), etc.) is used, a mutant protein is introduced into living cells within an organism. In addition, the action can be exerted in vivo.
[0060]
In addition, when a mutant polynucleotide is introduced into a cell, a construct (expression vector) having the mutant polynucleotide is prepared by known methods such as electroporation, calcium phosphate method, liposome method, DEAE dextran method. The method introduced in can be adopted. In addition, by incorporating an expression vector into a hollow nanoparticle, a retrovirus, an adenovirus, an adeno-associated virus, or the like, a mutant polynucleotide can be introduced and expressed in vivo by a gene therapy technique.
[0061]
The 29th and 30th inventions are a collection of mutant yeast cells that express mutant histone H2A protein or mutant histone H2B. Since these yeast cell populations express mutant proteins having different amino acid point mutations, factors affecting histone H2A or histone H2B (known factors or those identified in the 25th to 28th inventions above) It is useful as a system (the 31st invention and the 32nd invention) for specifying to which amino acid residue of histone the novel factor) acts. Such elucidation of the action point is effective for selecting a drug (for example, a cytotoxic drug) that acts only on a specific animal species. That is, histones are highly conserved across species as described above. However, as shown in FIGS. 1 and 2, yeast (sce) histones are more potent than Aspergius (hum). asp), Candida albicans (cal) and other fungi histones are highly homologous. Therefore, for example, if yeast histones substituted with amino acid residues peculiar to human histones have reduced susceptibility to toxic drugs, this drug has no effect on human cells, and is only effective against yeast and fungi. Can be judged.
[0062]
Hereinafter, the invention of this application will be described in more detail and specifically with reference to examples, but the invention of this application is not limited by the following examples.
[0063]
【Example】
Example 1
Has a polynucleotide construct that lacks the wild-type histone genes H2A and H2B, has a δ sequence inserted into the essential gene promoter region of the yeast cell genome, and expresses mutant histone H2A protein and wild-type histone H2B Histone H2A mutant yeast cells were prepared. The mutant histone H2A protein is a mutant histone H2A protein in which each amino acid residue of SEQ ID NO: 1 showing the N-terminal region amino acid sequence of the wild type histone H2A protein is substituted with an Ala residue.
[0064]
Specifically, according to the Kunkel method, a plasmid having a polynucleotide encoding a mutant histone H2A and a wild type histone H2B in which each amino acid residue other than the alanine residue of SEQ ID NO: 1 is substituted with an alanine residue is yeast. The cells were introduced into FY406 strain. This strain is called A strain. Strain A was spread on agar plates containing 5-Fluorootic Acid (5-FOA) at a concentration of 1 mg / ml and uracil at a concentration of 0.05 mg / ml. If the URA3 gene functions in budding yeast, 5-FOA is metabolized to a lethal intermediate and cannot grow on the plate. On the other hand, Saccharomyces cerevisiae without the function of the URA3 gene cannot biosynthesize uracil intracellularly, but can grow on the plate if uracil is added exogenously as in the above plate. Although the A strain has lost the function of the URA3 gene in the genome, the H2A / H2B wild-type plasmid carries the URA3 gene, so as long as the H2A / H2B wild-type plasmid is retained in the cell, It cannot grow. However, it is known that plasmids are generally distributed to daughter cells along with the division of parent cells, but are not distributed to one daughter cell at a low frequency and fall off from host cells. The same phenomenon was confirmed in the case of strain A, and some colonies grew even when applied on the plate. This strain is called B strain. The B strain is a strain that lacks the histone H2A gene and the histone H2B gene in the genome and possesses a plasmid obtained by cloning a gene encoding a histone H2A protein containing an alanine point mutation and a wild type histone H2B protein.
[0065]
As described above, a histone H2A mutant yeast cell 131 strain in which only one specific amino acid of histone H2A was selectively substituted with alanine was established.
Example 2
A histone having a polynucleotide construct that lacks the wild-type histone genes H2A and H2B, has a δ sequence inserted into the essential gene promoter region of the yeast cell genome, and expresses wild-type histone H2A and mutant histone H2B H2B mutant yeast cells were created. Mutant histone H2B is the same method as in Example 1 except that each amino acid residue other than the alanine residue of SEQ ID NO: 2 showing the N-terminal region amino acid sequence of wild-type histone H2B is substituted with an alanine residue. Created with.
Example 3
Using the histone H2A mutant yeast cells prepared in Example 1, changes in the SPT phenotype were examined.
[0066]
Specifically, histone H2A mutant yeast cells and wild-type budding yeast prepared in Example 1 are grown on a medium, respectively, and strains from which medium components have been removed by centrifugation and washing with water each contain lysine. It was spread on medium and medium without lysine. The application method is based on the cell concentration previously counted by microscopic observation, about 100,000 cells, about 30,000 cells, about 10,000 cells, about 3000 cells, about 3000 cells, about 1000 cells, about 300, about 100 cells, Diluted stepwise to approximately 30 cells and spread as 5 μl spots each. This plate was incubated at 30 degrees for about 2 to 4 days, and the growth state on each medium was observed (see Hartzog GA et al. Mol Cell Biol. 16: 2848-2856, 1996). An example of the growth situation is as shown in FIG. In the example shown in FIG. 3, the H2A mutant yeast (FA004 # 1 [K4A]) in which the 4th-position Lys is substituted with Ala grows well even in a medium not containing lysine (right figure) and shows the SPT phenotype ing.
[0067]
Among the 112 types of H2A mutant yeast cells produced, the amino acid substitution sites of the mutant yeast that showed the SPT phenotype and the degree of the SPT phenotype are as shown in Table 1. Among the 112 types of histone H2A mutant yeast cells that were created, the yeast cells that express the 15 types of mutant histone H2A shown in Table 1 showed at least a three-fold change in SPT phenotype compared to wild-type yeast cells. showed that.
[0068]
These 15 types of histone H2A mutant yeast cells were confirmed to have altered gene expression by changing the nucleosome and chromosomal chromatin structure by the expression of mutant histone H2A. Therefore, it was confirmed that by using these histone H2A mutant yeast cells, it is possible to search for factors that affect the gene expression form. Moreover, it was confirmed that the gene expression form of cells can be modified by introducing each mutant histone H2A or a polynucleotide encoding them individually into the cells.
[0069]
[Table 1]
Figure 0003705768
[0070]
Example 4
Using the histone H2B mutant yeast cells prepared in Example 2, changes in the SPT phenotype were examined by the same method as in Example 3. An example of the growth situation is as shown in FIG. In FIG. 4, the H2A mutant yeast (FA004 # 1 [K4A]) that showed a good SPT phenotype in Example 5 is displayed as a positive control. In the example shown in FIG. 4, mutant yeast cells expressing mutant histone H2B in which Gly at position 117, Thr at position 118, and Val at position 121 are each replaced with Ala show SPT phenotypes to different degrees. .
[0071]
Among the 112 types of H2B mutant yeast cells produced, the amino acid substitution sites of the mutant yeast that showed the SPT phenotype and the degree of the SPT phenotype are as shown in Table 2. Among the 112 types of histone H2B mutant yeast cells that were prepared, the yeast cells that express the 21 types of mutant histone H2B shown in Table 2 showed at least a three-fold change in SPT phenotype compared to wild-type yeast cells. showed that.
[0072]
These 21 types of histone H2B mutant yeast cells were confirmed to have altered gene expression by changing the nucleosome and chromosomal chromatin structure by the expression of mutant histone H2B. Therefore, it was confirmed that by using these histone H2B mutant yeast cells, it is possible to search for factors that affect the gene expression form. It was also confirmed that the gene expression form of the cells can be modified by introducing each mutant histone H2B or a polynucleotide encoding them individually into the cells.
[0073]
[Table 2]
Figure 0003705768
[0074]
Example 5
Using the histone H2A mutant yeast cells prepared in Example 1, the sensitivity of each cell to 6AU was examined.
[0075]
Specifically, the histone H2A mutant yeast cells and wild-type yeast cells prepared in Example 1 were grown on a medium, respectively, and 1 mg / ml each of the strains from which medium components were removed by centrifugation and washing with water. It was spread on a medium containing a concentration of 6AU and a medium containing no 6AU. The application method is based on the cell concentration counted by microscopic observation in advance, and approximately 100,000 cells, approximately 30,000 cells, approximately 10,000 cells, approximately 3000 cells, approximately 1000 cells, approximately 300 cells, approximately 100 cells per spot. , Diluted stepwise to about 30 cells and spread as 5 μl spots each. This plate
The culture was kept at 30 degrees for about 2 to 4 days, and the growth state on each medium was observed. An example of the growth situation is shown in FIG. In the example shown in FIG. 5, mutant yeast cells expressing mutant histone H2A in which 65th-position Glu and 66th-position Lys were substituted with Ala residues, respectively, showed significantly higher sensitivity to 6AU.
[0076]
Among the 112 types of H2A mutant yeast cells produced, the amino acid substitution sites of the mutant yeast having enhanced sensitivity to 6AU and the degree of 6AU sensitivity enhancement are as shown in Table 3. Among the 112 types of histone H2A mutant yeast cells prepared, the yeast cells expressing the 10 types of mutant histone H2A shown in Table 3 showed at least 3 times more 6AU sensitivity than the wild type yeast cells.
[0077]
These ten types of histone H2A mutant yeast cells were confirmed to have enhanced sensitivity to 6AU by expression of mutant histone H2A. Since 6AU is an inhibitor of cellular RNA transcription and DNA replication, it was confirmed that these histone H2A mutant yeast cells are useful as a system for searching for factors having the same action as 6AU with high sensitivity. It was done. Moreover, it was confirmed that the sensitivity of cells to 6AU or similar factors can be enhanced by introducing each mutant histone H2A or a polynucleotide encoding them individually into the cells.
[0078]
[Table 3]
Figure 0003705768
[0079]
Example 6
Using the histone H2B mutant yeast cells prepared in Example 2, the sensitivity of each cell to 6AU was examined in the same manner as in Example 5. An example of the growth status of yeast cells is shown in FIG. In the example shown in FIG. 6, mutant yeast cells that express mutant histone H2B in which Lys at position 123 is replaced with Ala have enhanced sensitivity to 6AU.
[0080]
The degree of enhancement of sensitivity of the mutant yeast cells to 6AU is as shown in Table 4. Among the 112 types of histone H2B mutant yeast cells prepared, the yeast cells expressing one type of mutant histone H2B shown in Table 4 showed 6 AU sensitivity more than 300 times that of wild-type yeast cells.
[0081]
This histone H2B mutant yeast cell was confirmed to have enhanced sensitivity to 6AU due to the expression of mutant histone H2B. Therefore, it was confirmed that this histone H2B mutant yeast cell is useful as a system for searching for a factor having the same action as 6AU with high sensitivity. In addition, it was confirmed that the sensitivity of cells to 6AU or similar factors can be enhanced by introducing mutant histone H2B or a polynucleotide encoding the same into the cells.
[0082]
[Table 4]
Figure 0003705768
[0083]
Example 7
The histone H2A mutant yeast cells prepared in Example 1 were used to examine the sensitivity of each cell to TBZ or Benomyl.
[0084]
Specifically, the histone H2A mutant yeast cells and wild-type budding yeast prepared in Example 1 were grown on a medium, and the strains from which medium components were removed by centrifugation and washing with water were each 25 μg / ml. It was spread on medium containing TBZ at a concentration, medium containing Benogyl at a concentration of 10 μg / ml, and medium containing no drug. In addition, even in a medium not containing a drug, an equal amount of DMSO as a solvent used for water-solubilization of TBZ and Benomyl was contained. The application method is based on the cell concentration counted by microscopic observation in advance, and approximately 100,000 cells, approximately 30,000 cells, approximately 10,000 cells, approximately 3000 cells, approximately 1000 cells, approximately 300 cells, approximately 100 cells per spot. , Diluted stepwise to about 30 cells and spread as 5 μl spots each. The plate was incubated at 30 degrees for about 2 to 4 days, and the growth state on each medium was observed. FIG. 7 shows an example of the growth situation in the TBZ-containing medium, and FIG. 8 shows an example of the growth situation in the Benomyl-containing medium. In the examples shown in these figures, mutant yeast cells expressing mutant histone H2A in which Glu at position 65 or Glu at position 93 is substituted with alanine have enhanced sensitivity to TBZ or Benomyl.
[0085]
Among the 112 types of H2A mutant yeast cells produced, the amino acid substitution sites and the degree of sensitivity enhancement of the mutant yeast with enhanced sensitivity to TBZ or Benomyl are shown in Table 5 (TBZ) and Table 6 (Benomyl). It is. Among the 112 types of histone H2A mutant yeast cells prepared, the yeast cells expressing the seven types of mutant histone H2A shown in Tables 5 and 6 are at least 10 times more resistant to TBZ or Benomyl than the wild type yeast cells. It was more than twice as sensitive.
[0086]
These seven types of histone H2A mutant yeast cells were confirmed to have enhanced sensitivity to TBZ or Benomyl by the expression of mutant histone H2A. Since TBZ or Benomyl is a cell division inhibitor, these histone H2A mutant yeast cells may be useful as a system for highly sensitive search for cell division inhibitors having the same action as TBZ or Benomyl. confirmed. It was also confirmed that the sensitivity to mitotic inhibitors can be enhanced by introducing each mutant histone H2A or a polynucleotide encoding them individually into cells.
[0087]
[Table 5]
Figure 0003705768
[0088]
[Table 6]
Figure 0003705768
[0089]
Example 8
Using the histone H2A mutant yeast cells prepared in Example 1, the degree of growth of each cell was examined.
[0090]
Specifically, histone H2A mutant yeast cells and wild-type yeast cells prepared in Example 1 are grown on a medium, and normal yeast can grow in a strain from which medium components have been removed by centrifugation and washing with water. It was applied on a nutrient rich agar medium. The application method is based on the cell concentration counted by microscopic observation in advance, and approximately 100,000 cells, approximately 30,000 cells, approximately 10,000 cells, approximately 3000 cells, approximately 1000 cells, approximately 300 cells, approximately 100 cells per spot. , Diluted stepwise to about 30 cells and spread as 5 μl spots each. This plate was kept warm at 30 degrees for about 3 to 5 days, and the growth state on the medium was observed.
[0091]
The results are as shown in Table 7. Among the 112 types of histone H2A mutant yeast cells that were prepared, yeast cells that express the two types of mutant histone H2A shown in Table 7 reduced the degree of growth to 1/10 or less compared to wild-type yeast cells. It was.
[0092]
These two types of histone H2A mutant yeast cells were confirmed to significantly reduce the degree of growth due to the expression of mutant histone H2A. Therefore, it was confirmed that these histone H2A mutant yeast cells are useful as a system for searching for factors that affect cell growth with high sensitivity. It was also confirmed that cell growth could be suppressed by introducing each mutant histone H2A or a polynucleotide encoding them individually into cells.
[0093]
[Table 7]
Figure 0003705768
[0094]
【The invention's effect】
As explained in detail above, by introducing point mutations in histones, one of the components of the chromosome, this invention acquires new traits without directly manipulating the genes encoded by genomic DNA and their transcripts. New yeast cell lines are provided.
[0095]
The invention of this application also provides a method for introducing a new character into yeast cells or non-yeast cells, a method for screening various useful substances, and a method for screening the action points of these useful substances on histones.
[0096]
[Sequence Listing]
Figure 0003705768
Figure 0003705768
Figure 0003705768

[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an amino acid sequence diagram showing sequence homology between histone H2A species. “.” Is the same as the amino acid at the top, “*” indicates that the amino acid shown at the top is conserved in all species, and the number indicates the position from the N end of the amino acid sequence.
FIG. 2 is an amino acid sequence diagram showing the sequence homology between histone H2B species as in FIG.
FIG. 3 shows the growth of histone H2A mutant yeast cells in Example 5 after culturing for 65 hours. The left figure shows the growth of yeast cells in a medium containing no histidine, and the right figure shows a medium containing no histidine and lysine. A to H are the number of cells in 1 μl (A: about 20,000, B: about 6,000, C: about 2,000, D: about 600, E: about 200, F: about 60, G: about 20, H: about 6) It is.
FIG. 4 shows the growth status of the histone H2B mutant yeast cells in Example 6 after culturing for 64 hours. The left figure shows the growth of yeast cells in a medium containing no histidine, and the right figure shows a medium containing no histidine and lysine. The number of cells (A to H) is the same as FIG.
FIG. 5 shows the growth of the histone H2A mutant yeast cells in Example 7 after culturing for 65 hours. The left figure shows the growth of yeast cells in a medium not containing 6AU, and the right figure shows a medium containing 6AU (1 mg / ml). The number of cells (A to H) is the same as FIG.
FIG. 6 shows the growth status of histone H2B mutant yeast cells in Example 8 after culturing for 65 hours. The left figure shows the growth of yeast cells in a medium not containing 6AU, and the right figure shows a medium containing 6AU (1 mg / ml). The number of cells (A to H) is the same as FIG.
FIG. 7 shows the growth status of the histone H2A mutant yeast cells in Example 9 after culturing for 46 hours. From left to right, the growth of yeast cells in a drug-free medium, DMSO-containing medium, DMSO + TBZ (25 μl / ml) -containing medium, and DMSO + TBZ (100 μl / ml) -containing medium. The number of cells (A to H) is the same as FIG.
FIG. 8 shows the growth of histone H2A mutant yeast cells in Example 9 after culturing for 46 hours. From the left, the growth state of yeast cells in a drug-free medium, DMSO-containing medium, DMSO + Benomyl (10 μl / ml) -containing medium, and DMSO + Benomyl (500 μl / ml) -containing medium. The number of cells (A to H) is the same as FIG.

Claims (27)

野生型ヒストン遺伝子H2AおよびH2Bを欠失し、LYS2遺伝子プロモーター領域へのδ配列の挿入によりLYS2遺伝子が発現しない酵母細胞であり、かつ変異型ヒストンH2Aと野生型ヒストンH2Bとを発現するポリヌクレオチド構築物を保有する酵母細胞であって、変異型ヒストンH2Aが、野生型ヒストンH2AのN端領域アミノ酸配列を示した配列番号1における第4位Lys、第5位Gly、第26位Phe、第29位Gly、第46位Ser、第47位Gly、第66位Leu、第90位Asn、第91位Asp、第92位Asp、第94位Leu、第99位Gly、第103位Ile、第107位Glyまたは第115位Asnのいずれか1個のアミノ酸残基がAla残基に置換されている変異型ヒストンH2Aであり、野性型酵母に比較して3倍以上のSPT表現型変化を有するヒストンH2A変異酵母細胞。  Polynucleotide construct that is a yeast cell that lacks the wild-type histone genes H2A and H2B, does not express the LYS2 gene by inserting a δ sequence into the LYS2 gene promoter region, and expresses the mutant-type histone H2A and wild-type histone H2B Wherein the mutant histone H2A is the 4th Lys, 5th Gly, 26th Phe, 29th position in SEQ ID NO: 1 showing the N-terminal region amino acid sequence of wild type histone H2A. Gly, 46th Ser, 47th Gly, 66th Leu, 90th Asn, 91st Asp, 92nd Asp, 94th Leu, 99th Gly, 103rd Ile, 107th A mutant histone H2A in which any one amino acid residue of Gly or Asn at position 115 is substituted with an Ala residue, and histone H2A has an SPT phenotypic change of 3 times or more compared to wild type yeast. Mutant yeast cells. 野生型ヒストン遺伝子H2AおよびH2Bを欠失し、変異型ヒストンH2Aと野生型ヒストンH2Bとを発現するポリヌクレオチド構築物を保有する酵母細胞であって、変異型ヒストンH2Aが、野生型ヒストンH2AのN端領域アミノ酸配列を示した配列番号1における第65位Glu、第66位Leu、第73位Asp、第74位Asn、第86位Leu、第93位Glu、第94位Leu、第103位Ile、第112位Ile、第113位Hisまたは第116位Leuのいずれか1個のアミノ酸残基がAla残基に置換されている変異型ヒストンH2AであるヒストンH2A変異酵母細胞。  A yeast cell having a polynucleotide construct that lacks the wild-type histone genes H2A and H2B and expresses the mutant-type histone H2A and the wild-type histone H2B, wherein the mutant-type histone H2A is the N-terminus of the wild-type histone H2A. 65th position Glu, 66th position Leu, 73rd position Asp, 74th position Asn, 86th position Leu, 93rd position Glu, 94th position Leu, 103rd position Ile in SEQ ID NO: 1 showing the region amino acid sequence A histone H2A mutant yeast cell which is a mutant histone H2A in which any one amino acid residue at position 112 Ile, position 113 His or position 116 Leu is substituted with an Ala residue. 野生型ヒストン遺伝子H2AおよびH2Bを欠失し、変異型ヒストンH2Aと野生型ヒストンH2Bとを発現するポリヌクレオチド構築物を保有する酵母細胞であって、変異型ヒストンH2Aが、野生型ヒストンH2AのN端領域アミノ酸配列を示した配列番号1における第65位Glu、第93位Glu、第112位Ile、第113位His、第115位Asn、第116位Leuまたは第117位Leuのいずれか1個のアミノ酸残基がAla残基に置換されている変異型ヒストンH2AであるヒストンH2A変異酵母細胞。  A yeast cell having a polynucleotide construct that lacks the wild-type histone genes H2A and H2B and expresses the mutant-type histone H2A and the wild-type histone H2B, wherein the mutant-type histone H2A is the N-terminus of the wild-type histone H2A. Any one of the 65th position Glu, the 93rd position Glu, the 112th position Ile, the 113th position His, the 115th position Asn, the 116th position Leu or the 117th position Leu in SEQ ID NO: 1 showing the region amino acid sequence A histone H2A mutant yeast cell, which is a mutant histone H2A in which an amino acid residue is replaced with an Ala residue. 野生型ヒストン遺伝子H2AおよびH2Bを欠失し、変異型ヒストンH2Aと野生型ヒストンH2Bとを発現するポリヌクレオチド構築物を保有する酵母細胞であって、変異型ヒストンH2Aが、野生型ヒストンH2AのN端領域アミノ酸配列を示した配列番号1における第93位Gluまたは第94位Leuのいずれか1個のアミノ酸残基がAla残基に置換されている変異型ヒストンH2AであるヒストンH2A変異酵母細胞。  A yeast cell having a polynucleotide construct that lacks the wild-type histone genes H2A and H2B and expresses the mutant-type histone H2A and the wild-type histone H2B, wherein the mutant-type histone H2A is the N-terminus of the wild-type histone H2A. A histone H2A mutant yeast cell which is a mutant histone H2A in which any one amino acid residue at position 93 Glu or position 94 Leu in SEQ ID NO: 1 showing the region amino acid sequence is substituted with an Ala residue. 野生型ヒストン遺伝子H2AおよびH2Bを欠失し、LYS2遺伝子プロモーター領域へのδ配列の挿入によりLYS2遺伝子が発現しない酵母細胞であり、かつ野生型ヒストンH2Aと変異型ヒストンH2Bとを発現するポリヌクレオチド構築物を保有する酵母細胞であって、変異型ヒストンH2Bが、野生型ヒストンH2BのN端領域アミノ酸配列を示した配列番号2における第1位Ser、第3位Lys、第5位Glu、第6位Lys、第7位Lys、第8位Pro、第10位Ser、第90位Ser、第92位Ile、第93位Ser、第105位Leu、第106位Pro、第107位Gly、第108位Glu、第111位Lys、第114位Val、第117位Gly、第118位Thr、第121位Val、第122位Thrまたは第125位Serのいずれか1個のアミノ酸残基がAla残基に置換されている変異型ヒストンH2Bであり、野性型酵母に比較して3倍以上のSPT表現型変化を有するヒストンH2B変異酵母細胞。  A polynucleotide construct that is a yeast cell that lacks the wild-type histone genes H2A and H2B, does not express the LYS2 gene by inserting a δ sequence into the LYS2 gene promoter region, and expresses wild-type histone H2A and mutant histone H2B Wherein the mutant histone H2B is the first position Ser, the third position Lys, the fifth position Glu, and the sixth position in SEQ ID NO: 2, which shows the amino acid sequence of the N-terminal region of the wild-type histone H2B. Lys, 7th Lys, 8th Pro, 10th Ser, 90th Ser, 92nd Ile, 93rd Ser, 105th Leu, 106th Pro, 107th Gly, 108th Glu, 111th position Lys, 114th position Val, 117th position Gly, 118th position Thr, 121st position Val, 122th position Thr or 125th position Ser any one amino acid residue as Ala residue A histone H2B mutant yeast cell which is a substituted mutant histone H2B and has an SPT phenotypic change of 3 times or more compared to wild type yeast. 野生型ヒストン遺伝子H2AおよびH2Bを欠失し、野生型ヒストンH2Aと変異型ヒストンH2Bとを発現するポリヌクレオチド構築物を保有する酵母細胞であって、変異型ヒストンH2Bが、野生型ヒストンH2BのN端領域アミノ酸配列を示した配列番号2における第123位LysがAla残基に置換されている変異型ヒストンH2Bを発現するポリヌクレオチド構築物を保有することを特徴とするヒストンH2B変異酵母細胞。  A yeast cell carrying a polynucleotide construct that lacks wild-type histone genes H2A and H2B and expresses wild-type histone H2A and mutant-type histone H2B, wherein the mutant-type histone H2B is the N-terminus of wild-type histone H2B. A histone H2B mutant yeast cell comprising a polynucleotide construct that expresses a mutant histone H2B in which position 123 Lys in SEQ ID NO: 2 showing the region amino acid sequence is substituted with an Ala residue. 野生型ヒストンH2AのN端領域アミノ酸配列を示した配列番号1における第4位Lys、第5位Gly、第26位Phe、第29位Gly、第46位Ser、第47位Gly、第66位Leu、第90位Asn、第91位Asp、第92位Asp、第94位Leu、第99位Gly、第103位Ile、第107位Glyまたは第115位Asnのいずれか1個のアミノ酸残基がAla残基に置換されている変異型ヒストンH2A。  4th position Lys, 5th position Gly, 26th position Phe, 29th position Gly, 46th position Ser, 47th position Gly, 66th position in SEQ ID NO: 1 showing the N-terminal region amino acid sequence of wild type histone H2A Leu, 90th Asn, 91st Asp, 92nd Asp, 94th Leu, 99th Gly, 103rd Ile, 107th Gly or 115th Asn A mutant histone H2A in which is replaced with an Ala residue. 野生型ヒストンH2AのN端領域アミノ酸配列を示した配列番号1における第65位Glu、第66位Leu、第73位Asp、第74位Asn、第86位Leu、第93位Glu、第94位Leu、第103位Ile、第112位Ile、第113位Hisまたは第116位Leuのいずれか1個のアミノ酸残基がAla残基に置換されている変異型ヒストンH2A。  65th Glu, 66th Leu, 73rd Asp, 74th Asn, 86th Leu, 93rd Glu, 94th position in SEQ ID NO: 1 showing the amino acid sequence of the N-terminal region of wild type histone H2A Leu, mutant histone H2A in which any one amino acid residue at position 103 Ile, position 112 Ile, position 113 His or position Leu is replaced with an Ala residue. 野生型ヒストンH2AのN端領域アミノ酸配列を示した配列番号1における第65位Glu、第93位Glu、第112位Ile、第113位His、第115位Asn、第116位Leuまたは第117位Leuのいずれか1個のアミノ酸残基がAla残基に置換されている変異型ヒストンH2A。  65th position Glu, 93rd position Glu, 112th position Ile, 113th position His, 115th position Asn, 116th position Leu or 117th position in SEQ ID NO: 1 showing the amino acid sequence of the N-terminal region of wild type histone H2A Mutant histone H2A in which any one amino acid residue of Leu is replaced with Ala residue. 野生型ヒストンH2AのN端領域アミノ酸配列を示した配列番号1における第93位Gluまたは第94位Leuのいずれか1個のアミノ酸残基がAla残基に置換されている変異型ヒストンH2A。  Mutant histone H2A in which any one amino acid residue at position 93 Glu or position 94 Leu in SEQ ID NO: 1 showing the N-terminal region amino acid sequence of wild-type histone H2A is substituted with an Ala residue. 野生型ヒストンH2BのN端領域アミノ酸配列を示した配列番号2における第1位Ser第5位Glu、第6位Lys、第7位Lys、第8位Pro、第10位Ser、第90位Ser、第92位Ile、第93位Ser、第105位Leu、第106位Pro、第107位Gly、第108位Glu、第111位Lys、第114位Val、第117位Gly、第118位Thr、第121位Val、第122位Thrまたは第125位Serのいずれか1個のアミノ酸残基がAla残基に置換されている変異型ヒストンH2B。1st position Ser , 5th position Glu, 6th position Lys, 7th position Lys, 8th position Pro, 10th position Ser, 90th position in SEQ ID NO: 2 showing the N-terminal region amino acid sequence of wild type histone H2B Ser, 92nd Ile, 93rd Ser, 105th Leu, 106th Pro, 107th Gly, 108th Glu, 111th Lys, 114th Val, 117th Gly, 118th A mutant histone H2B in which any one amino acid residue of Thr, position 121 Val, position 122 Thr or position Ser is substituted with an Ala residue. 野生型ヒストンH2BのN端領域アミノ酸配列を示した配列番号2における第123位LysがAla残基に置換されている変異型ヒストンH2B。  A mutant histone H2B in which the 123rd position Lys in SEQ ID NO: 2 showing the amino acid sequence of the N-terminal region of wild type histone H2B is substituted with an Ala residue. 請求項7の変異型ヒストンH2Aをコードするポリヌクレオチド。  A polynucleotide encoding the mutant histone H2A of claim 7. 請求項8の変異型ヒストンH2Aをコードするポリヌクレオチド。  A polynucleotide encoding the mutant histone H2A of claim 8. 請求項9の変異型ヒストンH2Aをコードするポリヌクレオチド。  A polynucleotide encoding the mutant histone H2A of claim 9. 請求項10の変異型ヒストンH2Aをコードするポリヌクレオチド。  A polynucleotide encoding the mutant histone H2A of claim 10. 請求項11の変異型ヒストンH2Bをコードするポリヌクレオチド。  A polynucleotide encoding the mutant histone H2B of claim 11. 請求項12の変異型ヒストンH2Bをコードするポリヌクレオチド。  A polynucleotide encoding the mutant histone H2B of claim 12. 酵母細胞のOf yeast cells RNARNA 転写またはTranscription or DNADNA 複製の阻害剤に対する感受性を増強させる方法であって、請求項8の変異型ヒストンA method for enhancing sensitivity to an inhibitor of replication comprising the variant histone of claim 8 H2AH2A 、または請求項14のポリヌクレオチドを細胞に導入する工程を含むことを特徴とする方法。Or introducing the polynucleotide of claim 14 into a cell. 酵母細胞のOf yeast cells RNARNA 転写またはTranscription or DNADNA 複製の阻害剤に対する感受性を増強させる方法であって、請求項12の変異型ヒストン13. A method for enhancing sensitivity to an inhibitor of replication comprising the variant histone of claim 12 H2BH2B 、または請求項18のポリヌクレオチドを細胞に導入する工程を含むことを特徴とする方法。Or introducing the polynucleotide of claim 18 into a cell. 酵母細胞の細胞分裂阻害剤に対する感受性を増強させる方法であって、請求項9の変異型ヒストンA method for enhancing the sensitivity of a yeast cell to a mitotic inhibitor, comprising the mutant histone of claim 9 H2AH2A 、または請求項15のポリヌクレオチドを細胞に導入する工程を含むことを特徴とする方法。Or a method comprising introducing the polynucleotide of claim 15 into a cell. 酵母細胞の生育を低下させる方法であって、請求項10の変異型ヒストンA method for reducing the growth of yeast cells, comprising the mutant histone of claim 10 H2AH2A 、または請求項16のポリヌクレオチドを細胞に導入する工程を含むことを特徴とする方法。Or introducing the polynucleotide of claim 16 into a cell. 酵母細胞のOf yeast cells RNARNA 転写またはTranscription or DNADNA 複製に影響する因子を探索する方法であって、請求項2または請求項6の変異酵母細胞に候補因子を導入する工程を含み、変異酵母細胞の死亡率を変化させる候補因子を目的因子として同定することを特徴とする方法。A method for searching for a factor affecting replication, comprising the step of introducing a candidate factor into the mutant yeast cell according to claim 2 or 6, wherein the candidate factor that changes the mortality of the mutant yeast cell is identified as a target factor A method characterized by: 酵母細胞の細胞分裂に影響を及ぼす因子をスクリーニングする方法であって、請求項3の変異酵母細胞に候補因子を導入する工程を含み、変異酵母細胞の死亡率を変化させる候補因子を目的因子として同定することを特徴とする方法。A method for screening a factor that affects cell division of a yeast cell, comprising the step of introducing the candidate factor into the mutant yeast cell of claim 3, wherein the candidate factor that changes the mortality of the mutant yeast cell is used as a target factor. A method characterized by identifying. 酵母細胞の生育に影響を及ぼす因子をスクリーニングする方法であって、請求項4の変異酵母細胞に候補因子を導入する工程を含み、変異酵母細胞の生育を変化させる候補因子を目的因子として同定することを特徴とする方法。A method for screening a factor that affects the growth of a yeast cell, comprising the step of introducing a candidate factor into the mutant yeast cell of claim 4, wherein the candidate factor that alters the growth of the mutant yeast cell is identified as a target factor. A method characterized by that. 野生型ヒストン遺伝子Wild type histone gene H2AH2A およびand H2BH2B を欠失し、変異型ヒストンMutated histone H2AH2A と野生型ヒストンAnd wild-type histones H2BH2B とを発現するポリヌクレオチド構築物を保有する酵母細胞Yeast cells harboring a polynucleotide construct that expresses 112112 の集合であって、各酵母細胞の変異型ヒストンA mutant histone of each yeast cell H2AH2A が、野生型ヒストンBut wild-type histones H2AH2A of NN 端領域アミノ酸配列を示した配列番号1における第SEQ ID NO: 1 showing the amino acid sequence of the end region 11 位から第From the top 131131 位のPlace AlaAla 残基以外のアミノ酸残基がそれぞれAmino acid residues other than residues AlaAla 残基に置換された異なる変異型ヒストンDifferent mutant histones substituted with residues H2AH2A であるヒストンHistone H2AH2A 変異酵母細胞の集合体。A collection of mutant yeast cells. 野生型ヒストン遺伝子Wild type histone gene H2AH2A およびand H2BH2B を欠失し、野生型ヒストンA wild type histone H2AH2A と変異型ヒストンAnd mutant histones H2BH2B とを発現するポリヌクレオチド構築物を保有する酵母細胞Yeast cells harboring a polynucleotide construct that expresses 112112 の集合Set of であって、各酵母細胞の変異型ヒストンAnd mutant histones in each yeast cell H2BH2B が、野生型ヒストンBut wild-type histones H2BH2B of NN 端領域アミノ酸配列を示した配列番号2における第In SEQ ID NO: 2 showing the amino acid sequence of the end region 11 位から第First 130130 位のPlace AlaAla 残基以外のアミノ酸残基がそれぞれAmino acid residues other than residues AlaAla 残基に置換された異なる変異型ヒストンDifferent mutant histones substituted with residues H2BH2B であるヒストンHistone H2BH2B 変異酵母細胞の集合体。A collection of mutant yeast cells.
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