真核細胞の染色体DNA複製は1回の細胞周期につき1度だけ、M期に先立って起こる。この染色体複製開始と進行の制御機構は未だ完全には明らかにはなっていないが、出芽酵母において最も解析が進んでいる。細菌では複製開始点が単一であるのに対し、出芽酵母を始めとする真核細胞では個々の染色体上に複数の複製開始点が存在する。各複製開始点には、G1期にORC、Cdc6、MCMといったタンパク質からなる複製前複合体(prereplicative complex:preRC)が形成され、このpreRCを活性化し複製を開始するにはCyclin-Cdk、Cdc7-Dbf4という2つのキナーゼ活性が必要である。

　Cdc7-Dbf4キナーゼは触媒サブユニットであるCdc7タンパク質と活性制御サブユニットであるDbf4タンパク質からなり、そのキナーゼ活性はDbf4タンパク質との結合により正に制御されている。Cdc7タンパク質の量は細胞周期においてほぼ一定であるが、そのキナーゼ活性はG1/S境界域で上昇しS期からM期まで高く保たれ、次のG1期で急激に低下する。これはDbf4タンパク質の量が細胞周期依存性に変動するためと考えられている。このDbf4タンパク質の変動はG1/S期におけるDBF4遺伝子の転写量の上昇が関与している。DBF4遺伝子の上流にはG1/S境界域で転写を増加させるMCB(MulI cell cycle box)と呼ばれるACGCGTなる塩基配列が存在し、この領域にMBF(MCB binding factor)と呼ばれる転写因子が結合し、DBF4遺伝子の発現を制御している。このことから、DBF4遺伝子の細胞周期依存性の転写制御は染色体DNA複製開始の重要な役割を果たしていると考えられる。

　我々の研究室では、これまでに出芽酵母Cdc7キナーゼの相同遺伝子とその活性制御サブユニット遺伝子を様々な真核生物から単離してきた。ASK(Activator of Sphase Kinase)は酵母two-hybridスクリーニングにより、ヒトCdc7タンパク質と結合する674アミノ酸からなるタンパク質として単離された。ASKはヒトCdc7タンパク質と結合し、キナーゼ活性を示した。また、ヒト腫瘍由来の細胞株で高い発現が認められた。さらにASKタンパク質を特異的に認識する抗体をヒト正常線維芽細胞(KD cells)に微注入すると、S期への移行が阻害された。これらの結果は、ヒトCdc7-ASKキナーゼ複合体が細胞増殖、特にS期の開始、進行に重要な役割を果たしていることを示唆している。

　一方、動物細胞の細胞周期の研究は、さまざまなサイクリン依存性キナーゼ(Cdk)と、それらによってリン酸化されるRb(retinoblastoma)タンパク質、Rbのリン酸化後、Rbから解離することにより転写因子として働くE2Fを中心として進められている。E2Fは細胞周期や染色体複製を制御する多くの蛋白質(DNApolymerase 、thymidine kinase(TK)、cyclinE、E2F1、Orc1、Cdc6など)の遺伝子発現を制御していることがわかっている。また、E2Fの強制発現により静止期の線維芽細胞をS期に進行させることができ、このS期進行にはE2Fの転写活性化作用が必須である。しかし、E2FによるS期誘導の分子機構については、これまでに数多くのE2F標的遺伝子が同定されているにもかかわらず、どの標的遺伝子がS期誘導の中心的役割を果たしているかは、はっきりしていない。ASKタンパク質は先に述べたようにS期の開始、進行に重要な役割を果たしていると考えられることから、ASK遺伝子の発現がE2Fによって制御され、E2FによるS期誘導の中心的役割を果たしている可能性が高いと考えられる。

　そこで私はASK遺伝子のプロモーター領域を単離し、ASK遺伝子の発現調節機構をE2Fの関与を中心として解析するに至った。また、プロモーター解析の結果、E2Fの関与が強く示唆されたため、ASKタンパク質の細胞周期、特にS期の開始と進行における機能を明らかにするために、恒常的にASKタンパク質を発現する細胞株を樹立した。

　以上の結果より、私はつぎのように結論した。

　(1)ASK遺伝子の転写は増殖刺激により、G0/G1期からS期の開始、進行につれて徐々に誘導される。

　(2)ASK遺伝子には疑遺伝子または類似遺伝子が存在する可能性がある。

　(3)ASK遺伝子の上流領域にはE2F、Sp1転写因子が結合する可能性がある配列が密集する領域があり、ASK遺伝子の転写制御にE2Fが関与している。

　(4)ASKタンパク質は細胞をS期に進行させるための重要な因子である。