| 演者 | Amy Ikui Professor Brooklyn College, Brooklyn, NY Graduate Center at The City University of New York, New York, NY,USA |
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| 会場 | 対面式（講堂） |
| 日時 | 2025年12月10日（水曜日）15:00～16:00 |
| 世話人 | 正井 久雄 所長 |
| 参加自由 | 詳細は下記問合せ先まで |
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Foundational insights into DNA replication have largely been derived from yeast studies, which have played a critical role in uncovering the mechanisms of replication control in higher eukaryotes, particularly within the opisthokont lineage. In contrast, relatively little is known about how DNA replication is regulated in the plant kingdom. As an early-diverging lineage from the opisthokonts with a relatively slow evolutionary rate, the unicellular green alga Chlamydomonas reinhardtii offers a complementary model for investigating conserved mechanisms of eukaryotic cell cycle.
Chlamydomonas divides by multiple fission. During a prolonged G1 phase, cells grow in size before undergoing rapid, successive rounds of DNA replication and mitosis, without an intervening G2 phase, ultimately producing 2n daughter cells. We aim to understand how Chlamydomonas coordinates these rapid division cycles while maintaining genome integrity.
We previously demonstrated that the stepwise assembly of ORC, CDC6, and MCM is conserved in Chlamydomonas1. Our ChIP-seq analyses further revealed that ORC1 and MCM4 are enriched in intergenic regions between open reading frames, suggesting that pre-RC recruitment depends on nucleosome positioning rather than DNA sequence, consistent with observations in mammalian cells. Furthermore, regions of high transcriptional activity displace MCM4, supporting a model in which transcription and replication are spatially and functionally coordinated. Finally, we find that replication factors are regulated by protein translocation rather than protein stability through a semi-closed mitosis, where the nuclear membrane undergoes partial remodeling. Together, these findings shed light on how DNA replication and origin selection may have evolved across eukaryotes.
1. Ikui A.E., Ueki N., Pecani K., Cross F.R. (2021) Control of pre-replicative complex during the division cycle in Chlamydomonas reinhardtii. PLoS Genetics. https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1009471 
DNA 複製の研究はこれまで主に酵母で進められ、真核生物の複製制御の理解に大きく貢献してきた。しかし、植物系統における DNA 複製の仕組みはまだ十分に解明されていない。緑藻 Chlamydomonas reinhardtii は共通真核生物祖先 から早期に分岐し、進化速度も遅いことから、真核生物に共通する細胞周期メカニズムを比較研究する上で重要なモデル生物と考えることができる。 Chlamydomonas は「多分裂」と呼ばれる特殊な細胞分裂を行い、DNA 複製と有糸分裂を連続的かつ高速に繰り返し、最終的に 2n 個の娘細胞を産生する。我々の研究は、この速い細胞周期の中で、どのようにゲノムが正確に複製され維持されているのかを明らかにすることを目的としている。
これまでの研究から、ORC／CDC6／ MCM といった複製開始に必要な因子が Chlamydomonas でも保存されていることを示した。ChIP-seq 解析により、ORC1 と MCM4 が主に遺伝子間領域に結合することが分かり、複製起点（origin）の選択が DNA 配列そのものではなく、ヌクレオソーム配置などクロマチン構造に依存していることが示唆された。これは酵母における機構とは異なり、進化した哺乳類細胞で保存されている。さらに、転写活性の高い領域では MCM4 が排除されることから、転写と複製が空間的・機能的に調整されていると考えられる。また藻類は核膜の崩壊はないものとされていたが、分裂期において半開放型有糸分裂によって DNA 複製因子の機能がたんぱく質の核移行によって制御されていることも分かった。これらの研究は真核生物における DNA 複製開始の仕組みやゲノムの安定化がどのように進化してきたのかを理解する手がかりとなる。
