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학위논문 동서

출아효모에서 감수분열기 재조합과정에 대한 IME2의 분자 유전학적 해석

탁연수

부산: 동아대학교 1998. -

ⅳ,50장: 삽도; 26cm. -

학위논문(석사)- 동아대학교 대학원 생물학과 전공 1998년2월

영문초록 : Two signals activate meiosis in yeast : starvation and expression of both the a1 and α2 products of the mating-type locus. Prior studies suggest that these signals stimulates expression of a activator of meiosis, IME1 and IME2 (Inducer of MEiosis) products. IME1 is known to a meiosis-specific transcription factor, while the deduced IME2 protein has a homology with serine-threonine protein kinase. The IME2 gene is expressed at high level in meiosis, yet its function is not clear in meiotic process. For a understanding of the role of IME2 in meiotic process, we isolated the temperature-sensitive(ts) ime2 mutants by PCR mutagenesis. As a result, 3 types (mcl, mc9, mc15) of ts mutant plasmids were isolated by their ability of spore formation and meiotic recombination at 25℃ (permissive temperature) and 35.5℃ (restrictive temperature). The mutant strains (SLD503, SLD504, SLD505) were constructed by the one-step gene disruption and used in meiotic analysis. As these result, we have a conclusion as followed: (1) IME2 is essential for spore formation. The ts ime2 mutant cells underwent sporulation as the wild-type cells did except spore formation reduced at 25℃, while the mutant cells defect in spore formation at a restrictive temperature (34℃). (2) IME2 regulates the premeiotic DNA synthesis. We examined the premeiotic DNA synthesis in ts ime2 mutants by flow cytometry analysis. As shown in Fig. 8, the DNA content in ts mutant cells grown at 34℃ increased to 4C although at a frequency of about 10-20% of the cells grown at 25℃ (3) The IME2 gene product regulates activation of some early stage genes or gene products involved in incision of double-strand DNA. We studied the fate of the double-strand breaks (DSBs) at his4-LEU2 locus in mutant strains, at a dual condition. Although DSBs were also observed in ts ime2 mutant cells (SLD503, SLD505) grown at 34℃, the levels of breaks were lower than that for the mutant cells grown at 25℃. Simultaneously, we examined meiotic recombination under both conditions by selection for Arg+ or His+ recombinants by return-to-growth experiment. These results suggest that IME2 gene acts before or at the step of generation of DSBs for the initiation of meiotic recombination. / 한글초록 : 본 연구는 Saccharomyces cerevisiae에서 감수분열기 동안 IME2의 역할을 이해하기 위해, PCR mutagenesis 방법으로 허용온도 (25℃)와 비허용온도 (35.5℃)에서의 포자형성능과 재조합 빈도에서 차이를 나타내는 3개의 온도 감수성 플라스미드(mc1, mc9, mc15)를 분리하였다. 이처럼 선별된 온도 감수성 플라스미드는 one-step gene disruption법으로 변이주 (SLD503, SLD504, SLD505)가 제작되었다. 이러한 변이주를 사용하여 감수분열기 진행에 대한 IME2의 작용점을 조사하였다. IME2 유전자 산물은 포자형성을 조절한다. 야생형 균주에서는 온도에 상관없이 포자형성배지에서 포자를 형성하지만 ts-ime2 변이주는 허용온도에서는 야생형 균주보다 형성비율은 낮지만 포자를 형성하였고, 비허용온도에서는 포자를 전혀 형성하지 않았다. IME2 유전자는 감수분열 전 DNA 합성의 개시 및 완료를 제어한다. 그림 8에 제시된 바와 같이 변이주의 34℃에서의 DNA 양을 살펴보면, DNA 복제 후의 피크인 4C로의 이동이 25℃의 10∼20% 수준으로 나타남을 알 수 있었다. IME2 유전자 산물은 감수분열기 재조합 과정의 초기 유전자 혹은 이중사 절단의 형성에 관련된 유전자의 활성을 조절한다. ts-ime2 변이주에서 his4-LEU2 locus에서 이중사 절단 형성을 검출한 결과, 2종류의 변이주에서 (SLD503, SLD505) 25℃보다는 낮지만, 34℃에서 이중사 절단의 형성이 나타남을 알 수 있었다. 이와 더불어 양쪽 온도에서 arg+ 혹은 his+ locus에서 감수분열기 동안의 유전자 내 재조합 빈도를 조사하였다. 그 결과 이중사 절단의 결과와 일치하는 비허용온도에서의 재조합 빈도의 작은 상승을 나타내었다. 이러한 결과들로 IME2 유전자는 감수분열기 재조합 개시 동안에 이중사 절단의 형성 과정 부근의 초기단계의 재조합 과정에 작용함을 알 수 있었다.

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