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Articles by Philippe R.J. Bois in JoVE

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マウス減数分裂細胞のフローサイトメトリーの精製


JoVE 2602 4/15/2011

1Genome Plasticity Laboratory, Department of Cancer Biology, The Scripps Research Institute, 2Flow Cytometry Core, The Scripps Research Institute

マウス精巣から高度に精製された実行可能な減数分裂分画を得るために効率的な方法は、蛍光活性化細胞選別(FACS)による洗練された細胞解離のプロトコルを組み合わせています、説明されています。このメソッドは、離散的な減数分裂画分のDNA含量の違いと核密度を利用しています。

Other articles by Philippe R.J. Bois on PubMed

Minisatellitesは、​​マウス生殖系列における希少なシンプルなイントラ対立遺伝子の不安定性を表示する

Minisatellitesは、​​ヒトにおけるタンデムリピートDNAの売上高のプロセスを分析するための非常に有益なシステムを提供しています。マウスのゲノムには、本物のminisatellitesが含まれていますが、どれもまだ不安定の高いレベルを示すことがわかっていない。ハツカネズミ亜種でPCRによってミニサテライト変異を繰り返しマッピングを使用して間接的な証拠は、マウスminisatellitesは、​​配偶子あたり10以下の速度(-3)で、主に内対立イベントによる変異が示唆された。これは、一部の人間の遺伝子座で高頻度で観測された複雑なinterallelic変異に鋭い対照的である。ほとんどの変数にマウスminisatellitesのいずれか(MMS80)で、より直接的に不安定の回転機構と速度を定義するには、我々は、ホモ接合性のBALB /から精子DNAからのde novo変異対立遺伝子を回復するためにサイズ濃縮小さなプールPCR(SESP-PCR)を使用CJは、マウスやひずみDHAヘテロ接合から。 MMS80で精子の突然変異率は精子あたり5×10(-6)以下で、非常に低かった。前駆細胞および変異対立遺伝子構造の比較では、これらのまれな変異体は単純で、主に、排他的ていない場合は、イントラ対立遺伝子突然変異イベントによって生じたことを示した。これらの結果は、マウスおよびヒトの間でminisatellitesで回転機構の根本的な違いを示唆している。

FKHR(FOXO1a)は、プライマリマウス筋芽細胞の筋管の融合が必要です

さまざまな確立された細胞株における転写因子FKHR(ヒト横紋筋肉腫におけるフォークヘッド、FOXO1a)の活性化はアポトーシスに続いて細胞周期停止を誘導する。これらの効果は、したがって、そのアポトーシス誘導活性を遮断する、FKHRのリン酸化と核からの輸出で、その結果、ホスファチジルイノシトール3-kinase/Akt経路の活性化を介して抑制されています。ここでは、FKHRは、プライマリ筋芽細胞を区別するの融合を調節していることを報告します。我々は、FKHRは増殖筋芽細胞の細胞質に局在し、まだ血清飢餓後にリン酸化非依存性経路、筋芽細胞の分化を誘導する条件によって、核に移行されているを示しています。ドミナントアクティブ、非リン酸化可能なFKHR変異体は劇的に筋管の融合の速度および程度を補強として、分化中のFKHRのリン酸化は、その融合活性をダウンレギュレートするために表示されます。しかし、このFKHR変異体は、他のイベントが分化プロCESSを開始した後にのみ、その効果を発揮する。逆に、野生型FKHR一方、ドミナントネガティブ変異体FKHRブロックの筋管形成の強制発現の効果はありません。我々は、細胞周期の進行およびアポトーシスを調節するFOXOタンパク質の役割に加えて、FKHRは筋分化における筋管の融合の速度を制御すると結論付けている。

Hypermutable Minisatellites、ヒューマンアフェア?

Minisatellitesは、​​高度に多型GC-リッチなタンデムリピートのクラスです。彼らは人間のゲノムの中で最も変数の遺伝子座の一部、0.5%から世代あたりの> 20%の範囲の突然変異率を持つが含まれています。構造的には、10から成る - 100 bpの混在バリアントの繰り返しに、それらのタンデムリピートでの不安定性のメカニズムを解剖するための理想的なツールとなっています。異なる突然変異のプロセスは、これらの反復では珍しい内対立遺伝子の体細胞イベントと頻繁に複雑な変換に似た生殖細胞系突然変異を生成します。さらに、ヒトminisatellitesで繰り返されるの売上高は、繰り返し配列に隣接するDNAの激しい組換え活性によって制御されます。他の哺乳動物のゲノムは、ミニサテライト様配列を有している一方、驚くべきことに、hypermutable遺伝子座は、ミニサテライト配列でヒト特異的離職プロセスを示唆して同定されていない。マウスにミニサテライト生殖系列の不安定性を転送するための試みが失敗しました。しかし、酵母のモデルは、現在、これらのタンデムリピートの不安定を制御するメカニズムに関する貴重な情報を明らかにしています。最後に、minisatellitesとタンデムリピートは、このような電離放射線曝露としてゲノム侮辱を検出するために絶妙に敏感な分子ツールを提供しています。驚くべきことに、とらえどころのないままメカニズムによって、ミニサテライト不安定で世代を増加があります。

ヘリカルバンドルの変換によるタリンによってビンキュリンのアクティベーション

ビンキュリンは、インテグリンにタリンに結合することにより、アクチン細胞骨格に保存されたコ​​ンポーネントおよび細胞 - 細胞(カドヘリン介在性)と細胞 - マトリックス(インテグリンタリン介在接着斑)接合し、そのアンカーの両​​方の基本的なレギュレータこれらの接着複合体です。複合体または接合におけるカドヘリン、α-アクチニンに。その静止状態では、ビンキュリンは、その頭(VH)​​と尾(Vt)がドメイン間の相互作用を介してクローズコンフォメーションに保持されます。接着斑へのビンキュリンの結合は、タリンとの関連付けをする必要があります。ここでは非アクティブとタリン活性化状態で人間のビンキュリンの結晶構造を報告します。タリンの結合は、新規のヘリカルバンドル構造を作成、VHでマークされたコンフォメーション変化を誘導し、この変化は、積極的にVHとVtを変位させる。これらの結果と同様に、また、VHに結合し、それによってビンキュリンは、細胞骨格のアセンブリを指示することがマークされた構造変化を受けるドメインとVHは機能モデルをサポートし、既存のVH-Vtの複合体からVtを置換するα-アクチニンの能力焦点接着と接着接合インチ特に、VH構造のタリンの効果は、タンパク質の直接的細胞応答を別のシグナリングメカニズムとしてヘリカルバンドル変換を確立します。

人間ビンキュリンの結晶構造

細胞 - マトリックスと細胞間接合の形成後にアクチン細胞骨格の変化は、ビンキュリンによって画策されています。ビンキュリン細胞骨格とシグナル伝達タンパク質の多数を関連付けると、この柔軟性は、急速な解離との接着複合体のreassociationsに寄与すると考えられている。ビンキュリンの頭(VH)​​と尾(Vt)がドメイン間の分子間相互作用は他の接着タンパク質のその結合部位のアクセスを制限します。 VhとVtのドメインの結晶構造が知られているが、これらのドメインは、タンパク質全体の半分以下を表しており、未知の構造と機能の大規模な中央の領域で区切られています。ここでは、2.85の解像度にヒト完全長ビンキュリンの結晶構造を報告します。その静止状態では、ビンキュリンは、VH-Vtの相互作用によって一緒に保持され、α-ヘリックスバンドルの疎パックコレクションです。 3新しいよく順序付けられたα-ヘリックスバンドルドメインはVH(VH2とVH3)のいずれかにまたはVTにその構造(VT2)に類似しており、彼らの緩いパッキングはビンキュリンは、のサイトで、様々なタンパク質のパートナーと対話することができます必要な柔軟性を提供しています細胞接着。

FOXO1aは胞巣型横紋筋肉腫における選択的腫瘍抑制因子としての働き

良好な予後を持つ胚RMS(ERMS)と、予後不良を持っている歯槽RMS(ARMS):横紋筋肉腫(RMS)は、最も一般的な小児の軟部組織肉腫は、2つの主要な組織型を持っています。 RMSエクスプレス筋細胞特異的マーカー、唯一のARMSの細胞はPAX3-FOXO1aまたはPAX7-FOXO1aキメラタンパク質の両方の形式が。マウスでは、PAX3とPax7は、筋肉細胞の発達と分化に重要な役割を果たしており、FoxO1aは、筋芽細胞の分化と融合を調節し、したがって、これらのタンパク質の異常な規制は、ARMSの発展に貢献するかもしれない。本稿では、FOXO1aがプライマリARMS腫瘍またはARMSの細胞でARMS由来の腫瘍細胞株とFOXO1a発現の復元で表現されていないことを報告し、細胞周期停止とアポトーシスを誘導するのに十分である。驚くべきことに、FOXO1aの効果は、選択的であるERMS由来の腫瘍細胞株におけるFOXO1aの強制発現に影響を​​及ぼさなかった。さらに、FOXO1aは直接カスパーゼ-3の転写を活性化することにより、ARMSのアポトーシスを誘導した。我々はFOXO1aがFOXO1a活動を復元したり、増強剤は、ARMSの治療薬として有効であることを示唆し、ARMSの強力かつ特異的な腫瘍抑制因子であると結論付けている。

α-アクチニン、ビンキュリンの相互作用の構造ダイナミクス

接着接合の形成に続いてα-アクチニンとアクチン細胞骨格のビンキュリンの編成再編成。 α-アクチニンはビンキュリンのN末端の7-ヘリックスバンドルドメイン(VH1)に、その中央ロッドドメインのR4スペクトリンリピート内に存在するα-ヘリックス(alphaVBS)の結合を介してビンキュリンと対話します。 VH1:alphaVBS構造はalphaVBS三重らせんR4リピートでの埋葬場所からの最初の解くそれがビン​​キュリンにバインドできるようにすることを示唆している。 alphaVBSバインディングは、ビンキュリンのテールドメインとタリンの結合によって引き起こされたVH1の変化が異なるとの分子内会合を妨害するVH1のN末端ヘリックスバンドルの新規コンフォメーション変化を誘導する。驚くべきことに、alphaVBSはビンキュリンにタリンのVBSsの結合に比べて逆方向にVH1にバインドされます。重要なのは、ビンキュリンのVH1ドメインにalphaVBSとタリンのVBSsの結合はまた、不活性な分子内に埋もれている遠い領域を開放し、完全長のビンキュリンの異なるコンフォメーション変化をトリガするために表示されます。データはそれぞれ、ビンキュリンのVH1ドメインはタ​​リンと接着接合対接着斑におけるα-アクチニンの結合によって引き起こされた別個の構造変化を起こす分子スイッチとして機能するモデルを示唆している。

私が編成する筋芽細胞融合を相互FoxO1a-サイクリックGMP依存性キナーゼ

筋形成中に哺乳類の筋芽細胞の細胞融合を調整調節回路はあまり理解されています。 FoxO1aの転写活性を直接、このプロセスを調節し、まだ筋肉細胞の分化中にFoxO1a活動を支配する分子メカニズムは不明のままである。ここでは、FoxO1a直接サイクリックGMP依存性プロテインキナーゼI(cGKI)遺伝子の転写を活性化し、その後cGKI活動がFoxO1aをリン酸化し、そのDNA結合活性を廃止する自己調節ループを示しています。筋芽細胞融合の正確なチューニングを可能にする新たなフィードバックループとしてFoxO1a·ツー·cGKI経路を確立し、これらの知見。興味深いことに、この経路は筋原性転写因子監督筋細胞の分化プログラムとは独立して動作するように表示されます。

タリンとα-アクチニンのビンキュリン結合部位はビンキュリンを有効にするのに十分である

ビンキュリンは、α-アクチニンまたはタリンのビンキュリン結合部位との相互作用を介してアクチン細胞骨格に細胞間および細胞 - マトリックス間の接合部とアンカー接着複合体の両方を調節します。ビンキュリンの活性化は、ビンキュリンは、F-アクチンに結合するために必要です、そのN末端およびC末端ドメイン間の分子間相互作用の切断を必要とします。まだ、これは細胞内でどのように行われるか解決されていません。我々は、タリン、α-アクチニン、そのビンキュリン結合部位を介してビンキュリンを有効にしているという仮説を検証した。実際、我々は、これらのビンキュリン結合部位はフルレングスビンキュリンに対して高い親和性を持っていることを示しているビンキュリンの頭尾の相互作用を断ち切るのに十分であり、彼らはビンキュリンは、F-アクチンに結合することができるようにコンフォメーション変化を誘導する。最後に、これらのビンキュリン結合部位のマイクロインジェクションは、特にタリン、α-アクチニンとの相互作用を破壊し、焦点接着を分解、細胞内でビンキュリンを対象としています。母国では(非アクティブ)のタリンとα-アクチニンのビンキュリン結合部位がその中央ロッドドメイン内に存在するヘリックスバンドル内に埋葬されている述べています。総称して、これらの結果は、第1の接着受容体の関与はその後にバインドするのに十分であるとビンキュリンを有効にし、そのビンキュリン結合部位が出てスイングできるように構造を変更し、挑発することで、タリンまたはα-アクチニンを活性化モデルをサポートしています。

赤痢菌はビンキュリンを破壊し、宿主細胞に侵入する分子擬態を適用します。

赤痢菌、細菌性赤痢の病原体は、病原体内在化をトリガする宿主細胞を、接触時にIII型分泌装置を介してインベイシンタンパク質を注入します。インベイシンIPAAはS.赤痢病原性に必須であり、宿主細胞のエントリを容易にするために、細胞骨格タンパク質のビンキュリンにバインドされます。我々は、そのC末端ドメイン内のIPAA港二ビンキュリン結合部位(VBSs)が結合し、相互に排他的なファッションでビンキュリンをアクティブにすることを報告します。低い親和性VBSは、病原体のエントリ病巣でビンキュリン募集に貢献して表示され、一方のみ高い親和性C末端IPAA VBSは、効率的なエントリとS.赤痢の細胞間拡散するために必要です。最後に、IPAAのVBSsとの複合体でビンキュリンの結晶構造は、IPAAはS.赤痢はビンキュリンを有効にするにはタリン、ビンキュリン相互作用の分子擬態の顕著なレベルを利用したビンキュリンの機能を、覆すするメカニズムを明らかにした。ビンキュリンの相互作用を擬態したがって、宿主細胞に感染する病原体によって適用される一般的なメカニズムかもしれません。

FOXO1aは胞巣型横紋筋肉腫における選択的腫瘍抑制因子としての働き

高度に多型ミニサテライトマーカーの種全体の分布は、ハウスマウスの亜種の中で過去と現在の遺伝的交流をSuggestsする

つの超可変ミニサテライト遺伝子座は、家のマウス亜種に存在する多様性の大部分を表す様々な地理的な起源の116人のパネルを獲得しました。対立遺伝子の内部構造は繰り返し配列に沿って変形の繰り返しの混在パターンのマ​​ップを生成するためにミニサテライト変異を繰り返しマッピングPCRにより測定した。可変長のこれらの配列の系譜を再構築するために、特別に設計されたソフトウェアMS_Alignがグラフィカルに近隣結合ツリーとして表される分子相違を推定するために使用された。

高度に多型性減数分裂組換えマウスのホットスポットが不完全修理を示す

ヒトゲノムにおける組換えホットスポットの最近のマッピングは、クロスオーバーが染色体に沿って、明確に定義された位置で発生した非ランダムプロセスであることが実証されています。しかし、メカニズムが複雑な哺乳類のゲノムに直接ホットスポット売上高はあまり理解されている。ヒトゲノムの解析は、遺伝的に分析し、分子のホットスポットを調節することでその役割をテストするために組換え領域を操作することができないことによって損なわれています。ここでは、クロスオーバーライブラリとしてBXD組換え近交系を使用して、3つの新たな組換えのホットスポットはマウス19番染色体に同定されている。高度に多型の組換えホットスポット(HS22)の分析は、組換え分子の約4%が不連続変換管による複雑かつ不完全な修復だけでなく、成熟した精子のクロスオーバー·サイトで永続的なヘテロ二本鎖DNAを表示することを明らかにした。また、野生のハツカネズミの配列分析は、このホットスポットの中心に不安定性を明らかにした。これは、完全な修復は、哺乳類の減数分裂を完了するためにクロスサイトでのミスマッチを含む二本鎖DNAを残すシナリオを必要としないことが示唆される。

人間の減数分裂組換えの変異の遺伝解析

減数分裂あたりの組換え事象の数は個体広範囲に異なります。この組換え表現型は男性と女性の間で、また、男女それぞれの個体によって異なります。本研究では、組換えの風景を特徴づけるために、組換え表現型の変化に寄与する遺伝的変異をマッピングするために2300以上の個人と2セットで彼らの子孫の高密度SNPの遺伝子型を使用していました。我々は、組換え表現型に関連付けられている6遺伝子座を発見しました。これらの(RNF212と染色体17q21.31上の反転)の二つは以前にアイスランドの人口で報告され、これが他の集団の最初のレプリケーションでました。 4新たに同定された遺伝子(KIAA1462、PDZK1、UGCG、NUB1)の、発現の研究​​の結果から、減数分裂における役割のサポートを提供します。我々が同定した変異体のそれぞれの組換えには個人差のごく一部を説明しています。特に、我々は、彼らが異なる遺伝子によって調節されていることを示唆し、男性と女性の結合の表現型に関連付けられた別の配列変異を発見しました。減数分裂組換えの自然変動に影響を及ぼす遺伝的変異の特性も同様に、非分離、妊娠の損失の主な原因として、通常の減数分裂事象のより良い理解につながる。

マウスの組換えホットスポットの解剖学

ゲノムワイドな解析は、哺乳類のゲノム全体の減数分裂組換えのホットスポットの数千を示唆している。しかし、非常に少数のホットスポットは、直接クロスオーバー(CO)活性のサブキロバイトスケールで分析されている。 COライブラリとして組換え近交系を使用して、ここでは、現在入手可能なマウスのホットスポットの数を倍以上のマウス19番染色体上の7つの新しい減数分裂のホットスポットの同定および詳細な特性を報告します。共有機能は、これらの組換え部位の狭い1.5から2.5-kbの幅ですが、これらの分析は、ホットスポットは、様々なシーケンスの属性と異なる対称と非対称のCOプロファイルを持つことを明らかにした。興味深いことに、不連​​続変換管によるCO分子は一般的に人間に見られるとは対照的、観測されている。さらに、ヒトのホットスポットとは異なり、マウスに存在するものは、必ずしも組換えコア内の準正常COの分布が港のCO反発ゾーンを持っていません。我々は地元のクロマチンの風景は、これらの反発ゾーンを指示するモデルを提案する。

マウスの組換えホットスポットにおけるヌクレオソーム占有の風景とダイナミクス

ホットスポットという名前の特定の組換え部位における減数分裂時には、父方と母方の相同染色体再結合。何SPO11エンドヌクレアーゼは二重鎖切断を開始できるようにすることで、減数分裂組換えに寛容な哺乳類のゲノムの2%をレンダリングすると、大部分は不明である。酵母での作業は、クロマチンのアクセシビリティは、この活性に重要であると思われることが示されている。ここでは、減数分裂細胞の高濃縮画分を精製して4マウスの組換えホットスポットでのヌクレオソームのプロファイルとダイナミクスを定義します。私たちは、ヌクレオソームの占有率は、減数分裂の進行中に、一般的に安定であることがわかった。興味深いことに、組換えホットスポットのコアは、主に、オープンクロマチン構造を持っており、これらのコアに存在するいくつかのヌクレオソームの局在化は、組換えのドメイン内のクロスオーバー·フリーゾーンに正確に相関している。まとめると、これらの高分解能研究では、減数分裂組換え事象がどのように処理されるか、少なくとも部分的に、ヌクレオソームの占有率が指示するよう示唆している。

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