植物が独自に獲得したＤＮＡチェックポイント機構の解明

• Project/Area Number: 13J40017
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: 植物分子生物・生理学
• Research Institution: Kyoto Sangyo University
• Principal Investigator: 岡本(愿山) 郁 (2014-2015) 京都産業大学, 総合生命科学部, 特別研究員(RPD); 岡本 郁 (愿山 郁) (2013) 京都産業大学, 総合生命科学部, 特別研究員(RPD)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥750,000); Fiscal Year 2015: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2014: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2013: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
• Keywords: DNA損傷応答 / チェックポイント / DNA修復 / 植物 / DNA損傷 / DNAダメージ / DNAダメージレスポンス

Outline of Annual Research Achievements

1.　SOG1リン酸化サイトの同定：SOG1の5ヶ所のSQのうち、2ヶ所（2SQ）、3ヶ所（3SQ）、4ヶ所（4SQ）がSQで、その他はAQに変異させたコンストラクトを作製し、DNA損傷に応答したリン酸化を調べた。その結果、5つのSQ部位はすべてリン酸化されており、またそれらは同時にリン酸化されるのではなく、段階的にリン酸化されることが明らかになった。
2.　SOG1リン酸化の意義の検討：2SQ→3SQ→4SQとリン酸化部位が増えるにつれ、DNA損傷に応答した修復遺伝子の転写誘導は野生型と同じレベルに回復することを示した。しかし、根の伸長に関しては4SQであってもSOG1の機能を全く回復しなかった。この結果はSOG1のリン酸化レベルとSOG1の機能回復が必ずしも相関しないことを意味し、各SQ部位のリン酸化はDNA損傷応答経路を決定する役割があることを示した。
3.　新規DNAチェックポイント因子の探索：DNA損傷に応答してSOG1と相互作用する因子を共免疫沈降法と質量分析によって同定した。さらにSOG1と発現部位が同じであること、DNA損傷によって発現が上昇すること、Yeast-two-hybrid法によっても結合が確認された、という条件によっても候補因子をさらに絞り込んだ。
4.　DNAダメージによって誘導されるプログラム細胞死の発生メカニズムの解析：SOG1のリン酸化変異体である、3SQ変異体では、根での細胞死が野生型SOG1と同じ程度に誘導できるが、4SQでは細胞死が生じている植物体と、生じない植物体が半々の頻度で出現した。この結果は、430番目のSQがリン酸化されることで、細胞死を抑制する別のスイッチが活性化しやすくなることを意味しているのではないかと考えた。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Editorial: Maintenance of Genome Integrity: DNA Damage Sensing, Signaling, Repair, and Replication in Plants. (2016)
  • Author(s): Balestrazzi A, Achary VM, Macovei A, Yoshiyama KO, Sakamoto AN.
  • Journal Title: Front Plant Sci. Volume: 7 Pages: 64-64
  • DOI: 10.3389/fpls.2016.00064
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] SOG1: a master regulator of the DNA damage response in plants (2015)
  • Author(s): Yoshiyama KO.
  • Journal Title: Genes & Genetic Systems Volume: 90 Issue: 4 Pages: 209-216
  • DOI: 10.1266/ggs.15-00011
  • NAID: 130005118397
  • ISSN: 1341-7568, 1880-5779
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Recent progress in research on DNA damage responses in animals and plants (2015)
  • Author(s): Yoshiyama KO.
  • Journal Title: Genes & Genetic Systems Volume: 90 Issue: 4 Pages: 185-186
  • DOI: 10.1266/ggs.15-10001
  • NAID: 130005118399
  • ISSN: 1341-7568, 1880-5779
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] DNA damage response in plants: The roles of SOG1, which is a mater regulator of DNA damage response (2015)
  • Author(s): K. O. Yoshiyama
  • Journal Title: Radiation Biology Research Communications Volume: 50 Pages: 67-83
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The role of SOG1, a plant-specific transcriptional regulator, in the DNA damage response (2014)
  • Author(s): K. O. Yoshiyama, S. Kimura, H. Maki, A. B. Britt, M. Umeda
  • Journal Title: Plant Signaling & Behavior Volume: 9
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Genomic stability in response to high versus low linear energy transfer radiation in Arabidopsis thaliana (2014)
  • Author(s): N. Huefner, K. O. Yoshiyama, J. D. Friesner, P. Conklin, A. B. Britt
  • Journal Title: Frontiers Plant Science Volume: 5 Pages: 1-7
  • DOI: 10.3389/fpls.2014.00206
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The Arabidopsis SIAMESE-RELATED Cyclin-Dependent Kinase Inhibitors SMR5 and SMR7 Regulate the DNA Damage Checkpoint in Response to Reactive Oxygen Species (2014)
  • Author(s): Yi D, Alvim Kamei CL, Cools T, Vanderauwera S, Takahashi N, Okushima Y, Eekhout T, Yoshiyama Okamoto K, Larkin J, Van den Daele H, Conklin P, Britt A, Umeda M, De Veylder L
  • Journal Title: Plant Cell Volume: 26 Issue: 1 Pages: 296-309
  • DOI: 10.1105/tpc.113.118943
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ATM-mediated phosphorylation of SOG1 is essential for the DNA damage response in Arabidopsis. (2013)
  • Author(s): Yoshiyama Okamoto K, Kobayashi J, Ogita N, Ueda M, Kimura S, Maki H, Umeda M
  • Journal Title: EMBO Reports Volume: 14 Issue: 9 Pages: 817-822
  • DOI: 10.1038/embor.2013.112
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] DNA damage response in plants : Conserved and variable response compared to animals (2013)
  • Author(s): Yoshiyama Okamoto K, Sakaguchi K, Kimura S
  • Journal Title: Biology Volume: 2 Issue: 4 Pages: 1338-1356
  • DOI: 10.3390/biology2041338
  • Peer Reviewed
• [Presentation] シロイヌナズナにおけるDNA損傷応答とSOG1のリン酸化の関係 (2016)
  • Author(s): 愿山（岡本）郁、木村成介
  • Organizer: 第57回 日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 岩手大学（岩手県 盛岡市）
  • Year and Date: 2016-03-20
• [Presentation] 植物におけるDNA損傷応答の統括因子SOG1の制御メカニズム (2015)
  • Author(s): 愿山（岡本）郁、木村成介
  • Organizer: 第87回 日本遺伝学会
  • Place of Presentation: 東北大学 （宮城県 仙台市）
  • Year and Date: 2015-09-26
• [Presentation] DNAダメージレスポンスで働くマスターレギュレーターSOG1の活性化メカニズム (2015)
  • Author(s): 愿山（岡本）郁、木村成介
  • Organizer: 第56回 日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 東京農業大学（東京都・世田谷区）
  • Year and Date: 2015-03-16
• [Presentation] The role of SOG1; A master regulator of DNA damage response in Arabidopsis (2014)
  • Author(s): Kaoru (Okamoto) Yoshiyama, Seisuke Kimura
  • Organizer: Marchantia Workshop 2014
  • Place of Presentation: 神戸大学（兵庫県・神戸市）
  • Year and Date: 2014-12-09
• [Presentation] 植物に特異的なDNAダメージ応答因子SOG1の制御メカニズム (2014)
  • Author(s): 愿山（岡本）郁、木村成介
  • Organizer: 第86回 日本遺伝学会
  • Place of Presentation: 長浜バイオ大学（滋賀県・長浜市）
  • Year and Date: 2014-09-18
• [Presentation] The regulatory mechanism of SOG1; a master regulator of DNA damage response (2014)
  • Author(s): Kaoru (Okamoto) Yoshiyama, Seisuke Kimura
  • Organizer: Plant Genome Stability and Change 2014
  • Place of Presentation: Asilomar Conference Center CA, USA
  • Year and Date: 2014-07-19
• [Presentation] 植物ゲノム恒常性維持に働くDNA損傷応答因子のマスターレギュレーターSOG1の制御メカニズム (2014)
  • Author(s): 愿山(岡本)郁、小林純也、木村成介
  • Organizer: 第55回 日本植物生理学会
  • Place of Presentation: 富山大学(富山市)
  • Year and Date: 2014-03-18
• [Presentation] 植物ゲノムの恒常性維持に働く転写因子SOG1の役割 (2013)
  • Author(s): 愿山(岡本)郁、小林純也、真木寿治、梅田正明、木村成介
  • Organizer: 第36回 日本分子生物学会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド(神戸市)
  • Year and Date: 2013-12-03
• [Presentation] 植物のDNA損傷チェックポイント因子SOG1は動物ガン抑制遺伝子p53のカウンターパートか? (2013)
  • Author(s): 愿山(岡本)郁、真木寿治、梅田正明、木村成介
  • Organizer: 第85回 日本遺伝学会
  • Place of Presentation: 慶応義塾大学(横浜市)
  • Year and Date: 2013-09-19
• [Remarks] 京都産業大学 植物生態進化発生学研究室
  • URL: http://www.cc.kyoto-su.ac.jp/~seisuke/index-j.html/HOME.html
• [Remarks] 京都産業大学 木村研ホームページ
  • URL: http://www.cc.kyoto-su.ac.jp/~seisuke/index-j.html/HOME.html
• [Remarks] 京都産業大学 木村研ホームページ
  • URL: http://www.kyoto-su.ac.jp/~seisuke/index-j.html/yan_jiu_nei_rong.html