Expression and Regulatory Analysis of Sporulation Gene (spo 5) in Schizosaccharomyces pombe

Schizosaccharomyces pombe 포자형성유전자 (spo 5)의 발현조절기구의 해석

Sporulation in the fission yeast Schizosaccharomyces pombe has been regarded as an important model of cellular development and differentiation. S. pombe cells proliferate by mitosis and binary fission on growth medium. Deprivation of nutrients especially nitrogen sources, causes the cessation of mitosis and initiates sexual reproduction by malting between two sexually compatible cell types. Meiosis is then followed in a diploid cell in the absence of nitrogen source. DNA fragment complemented with the mutations of sporulation gene was isolated from the S. pombe gene library constructed in the vector, pDB 248' and designated as pDB (spo 5)1. We futher analyzed six recombinant plasmids, pDB (spo 5)2, pDB(spo 5)3, pDB(spo 5)4, pDB(spo 5)5, pDB(spo 5)6, pDB(spo 5)7, and found each plasmids is able to rescue the spo 5-2, spo 5-3, spo 5-4, spo 5-5, spo 5-6, spo 5-7, mutations, respectively. Mapping of the integrated plasmid into the homologous site of the S. pombe chromosomes demonstrated that pDB (spo 5)1, and pDB (spo 5)R1 contained the spo 5 gene. Transcipts of spo 5 gene were analyzed by Northern hybridization. Two transcripts of 3.2 kb and 25 kb were detected with 5 kb Hind III fragment containing a part of the spo 5 gene as a probe. The small mRNA (2.5 kb) appeared only when a wild-type strain was cultured in the absence of nitrogen source in which condition the large mRNA (3.2 kb) was produced constitutively. Appearance of a 2.5 kb spo 5-mRNA depends upon the function of the mei1, mei2 and mei3 genes.

분열효모 S. pombe의 포자형성은 배지상의 질소원의 고갈에 의하여 유도되어진다. 감수분열로부터 포자형성에 도달하는 과정에는 다수의 특이적인 유전자가 기능을 하고 있다. 본 연구에서는, 전포자막 구축에 필수적인 유전자 spo 5의 발현조절과 유전자의 메커니즘에 관하여 조사하였다. spo 5 유전자를 보유하는 약 5kb의 Hind III DNA 단편을 cloning 하였다. 이 단편으로부터 제한효소지도를 작성하여 얻어진 DNA 단편을 probe로 하여, RNA blot-hybridization를 이행하였다. 이 결과, 최소배지의 hetro matting-type 균주 (CD16-1)로 부터 조제한 mRNA가 검출되었다. 그리고 이 전사산물을 전사레밸에서 해석하기 위하여, homo matting-type (CD16-3) 균주를 질소원이 함유되지 않은 포자형성배지에서 배양한 후, 동일한 방법으로 mRNA를 조제하여 Northern hybridization으로 조사하였다. 그 결과, 이들 세포에서는 3.2kb에서만 전사산물이 검출되었으며, 2.5kb의 mRNA는 검출되지 않았다. 이상의 결과로 부터 spo 5 유전자를 coding하는 전사산물인 2.5kb의 mRNA는 질소원의 고갈된 상태하에서, 접합형 유전자좌의 hetro 접합성을 요구하는 것으로 입증하였다. spo 5 유전자의 전사발현은 질소원이 결핍과 접합형 유전자좌의 구성에 따른 환경요인과 유전적 요인에 의해서 제어되어지고 있다는 것을 입증하였다.