분열효모 S. pombe의 포자형성은 배지상의 질소원 고갈에 의해 유도되어지며 감수분열로부터 포자형성에 도달하는 과정에는 다수의 특이적인 유전자들이 관여하고 있다. 본 실험에서는 S. pombe genomic library 형질 전환법으로 spo5 유전자를 상보하는 clon을 screening 한 후, spo 5 유전자를 단리하였다 ^8). 전포자막 구축에 필수적인 spo 5 유전자를 보유하는 약 5kb의 DNA 단편을 대장균, 효모 shuttle vector pTB248의 Hind Ⅲ 부위에 subclonning 하였다. 그리고 이 DNA 단편으로부터 제한효소 지도를 작성하여 (Fig-2), spo 5 변이체의 상보능력을 조사하였다. (Fig 3). 결과에서 서술한 바와 같이 상보능력은 동일하였으며, 이러한 상보성 실험 결과로부터 삽입된 단편상의 유전자 발현은 벡터의 promoter로 부터 전사가 일어나는 것이 아니라, 삽입 단편상의 효모 고유의 promoter 에 의해서 전사가 일어나는 것으로 확인되었다. 따라서 clone화 한 DNA 단편 배열상에는 변역영역뿐만 아니라 promoter 영역이 포함된 것으로 판단되었다. 결실변이 도입 해석으로부터, spo 5 유전자는 Sma I부터 Hind Ⅲ의 3kb 영역에 존재하였고 (Fig 2), Northem 분석에 의해서 spo5-mRNA는 Sma Ⅰ부터 Hind Ⅲ의 3kb 영역에서 약 2.5kb 크기로 검출되었다. 이 단편의 유전해석으로부터 약 2.5kb 크기로 검출되었다. 이 단편의 유전해석으로부터 약 2.5kb의 전사산물은 최대 800개의 아미노산 잔기를 code하는 단백질로 판단되었다. (Fig 4). 그리고 , Northem 분석법에 의해서 spo 5 유전자의 전사를 조사한 결과, 서술한 바와 같이, 이 유전자는 질소기아 조건 하에서 만 유전자가 발현되는 것을 확인하였다. (Fig 4 -2.5kb 단편). 그 결과, 최소배지의 hetro matting-type 균주 (CD16-1) (Table 1)로 부터 조제한 mRNA와 probe-DNA가 hybridize하는 전사산물은 spo 5 유전자 coding 영역에서 3.2kb와 2.5kb의 mRNA가 검출되었다 (Fig 4). 그리고 homo matting -type (CD16-3) (Table I) 균주를 질소원이 함유되지 않은 포자형성 배지에서 배양한 후, 동일한 방법으로 mRNA를 조제하여 Northem hybridization으로 조사하였다. 그 결과, 이들 세포에서는 3.2kb에서 만 전사산물이 검출되었으며, 2.5kb의 mRNA는 검출되지 않았다. (Fig 4). 이상의 결과로부터 spo 5 유전자를 coding 하는 전사산물인 2.5kb의 mRNA는 질소원이 고갈된 상태하에서, 접합형 유전자좌의 hetero 접합성을 요구하는 것으로 입증되었고, spo 5 유전자의 전사발현은 질소원이 결핍과 집합형 유전자좌의 구성에 따른 환경요인과 유전적 요인에 의해서 제어되어지고 있다는 것을 입증하였다.

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 matting 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 further analyzed six recombinant plasmids, pDB(spo5)2, pDB(spo5)3, pDB(spo5)4, pDB(spo%)5, pDB(spo5)6, pDB(spo5)7 and found each of these plasmids is able to rescue the spo5-2, spo5-3, spo5-4, spo5-5, spo5-6, spo5-7 mutations, respectively. Mapping of the integrated plasmid into the homologous site of the S. pombe chromosomes demonstrated that pDB(spo5)1, and pDB(spo5)R1 contained the spo5 gene. Transcripts of spo5 gene were analyzed by Northern hybridization. Two transcripts of 3.2 kb and 2.5kb were detected with 5kb Hind Ⅲ fragment containing a part of the spo5 gene as a probe. The small mRNA(2.5kb) appeared only when a wild-type strain was cultured in the absence of nitrogen source in which condition the large mRNA (3.2kb) was produced constitutively. Appearance of a 2.5kb spo5-mRNA depends upon the function of the mei1, mei2 and mei3 genes.

• 정수현 | Soo Hyun Chung
• | Lloyd B. Bullerman