ジェミニンの欠損は、XenopusにおいてChk1依存性のG2停止を引き起こす

Geminin deficiency causes a Chk1-dependent G2 arrest in Xenopus.

抄録

ジェミニンは不安定なDNA複製阻害因子であり、メタフェース／アナフェース転移で破壊される。ジェミニンの生物学的機能は、特徴的なタンパク質と相同性がなく、過剰発現させると多面的な効果を示すため、決定が困難であった。ジェミニンは、S期またはG2期における第二ラウンドの開始を防ぐと考えられている。いくつかのアッセイでは、ジェミニンは未分化胚細胞をニューロンとして分化させる。この研究では、アンチセンス技術を用いて、発生中のXenopus胚からジェミニンを除去した。ジェミニン欠損胚は、初期分裂は正常に完了するが、胚盤葉中期移行直後のG2期で停止するという、新規かつ特異な表現型を示した。この停止には、DNA複製／DNA損傷チェックポイント経路のエフェクターキナーゼであるChk1が必要である。この結果は、ジェミニンが必須の機能を持ち、この機能を失うとChk1依存的なメカニズムで有糸分裂への移行が阻害されることを示している。ジェミニンはゲノムの構造的完全性を維持するために必要なのかもしれないし、あるいはChk1活性を直接ダウンレギュレートしているのかもしれない。また、胚の細胞周期の間、再複製はジェミニンに依存しないメカニズムによってほぼ完全に阻止されることも示された。

Geminin is an unstable inhibitor of DNA replication that gets destroyed at the metaphase/anaphase transition. The biological function of geminin has been difficult to determine because it is not homologous to a characterized protein and has pleiotropic effects when overexpressed. Geminin is thought to prevent a second round of initiation during S or G2 phase. In some assays, geminin induces uncommitted embryonic cells to differentiate as neurons. In this study, geminin was eliminated from developing Xenopus embryos by using antisense techniques. Geminin-deficient embryos show a novel and unusual phenotype: they complete the early cleavage divisions normally but arrest in G2 phase immediately after the midblastula transition. The arrest requires Chk1, the effector kinase of the DNA replication/DNA damage checkpoint pathway. The results indicate that geminin has an essential function and that loss of this function prevents entry into mitosis by a Chk1-dependent mechanism. Geminin may be required to maintain the structural integrity of the genome or it may directly down-regulate Chk1 activity. The data also show that during the embryonic cell cycles, rereplication is almost entirely prevented by geminin-independent mechanisms.