昆虫細胞におけるDNA修復と減数分裂期相同組換え

• Project/Area Number: 14704010
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 蚕糸・昆虫利用学
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 日下部 宜宏 九州大学, 大学院・農学研究院, 助教授 (30253595)
• Project Period (FY): 2002 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥29,250,000 (Direct Cost: ¥22,500,000、Indirect Cost: ¥6,750,000); Fiscal Year 2004: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000); Fiscal Year 2003: ¥7,930,000 (Direct Cost: ¥6,100,000、Indirect Cost: ¥1,830,000); Fiscal Year 2002: ¥14,300,000 (Direct Cost: ¥11,000,000、Indirect Cost: ¥3,300,000)
• Keywords: 昆虫細胞 / DNA修復 / カイコ / 減数分裂 / 相同組換え / 放射線 / 染色体認識 / 二本鎖DNA切断 / 相同組み換え / 遺伝子損傷修復 / 細胞周期 / 昆虫 / NHEJ / DSB / Ku複合体 / MRN複合体 / RecA相同遺伝子

Research Abstract

細胞は、恒常的に生じる二本鎖DNA切断(DSB)を感知し、細胞周期を積極的に停止することにより損傷修復を行うことが知られている。本研究では、放射線によるDSBに対するカイコ細胞の応答反応を解析し、DSB部位認知の分子機構とこれらの修復機構選択の持つ役割を解明することを目的に研究を行った。特に修復機構については、相同組換え修復(HR)に焦点を絞った。
その結果、カイコ細胞は放射線によるDSBが染色体上に生じた後、G_2/M期に細胞周期を停止し、その後、アポトーシスを誘導することなく回復できるため、放射線に対して強い抵抗性を示すことを明らかにした。
また、カイコ染色体上でのHR測定系を複数構築し、これらの測定系を用いて、カイコ細胞がDSBの存在部位(染色体のDNA上の損傷か否か)を識別し、異なる経路で修復できる能力を有することを碓認した。この際、染色体上のDSBの修復には、HRを使用し、SSA(Single-Strand Annealing)はほとんど利用されないことが示唆された。
さらに、HR修復、細胞周期制御に関わるカイコ遺伝子を多数単離し、その中の一遺伝子がDSBの存在部位の認識に関る新規遺伝子であることを明らかにした。この遺伝子は染色体の構造情報を介して、DSBの存在部位を認識している可能性が示唆された。

Research Products

• [Journal Article] Nonhomologous end-joining in a cell-free extract from the cultured silkworm cell line BmN4. (2005)
  • Author(s): Ohsaki et al.
  • Journal Title: Mol.Biol.Reports (In press)
• [Journal Article] Cloning and Characterization of a Ribonuclease L Inhibitor from the Silkworm, Bombyx mori. (2005)
  • Author(s): Maeda et al.
  • Journal Title: DNA Sequence (In press)
• [Journal Article] Efficient nonviral gene transfer mediated by polyethylenimine in an insect cell line. (2005)
  • Author(s): Maeda et al.
  • Journal Title: J.Insect Biotech.Seric. (In press)
• [Journal Article] Differential expression of a Bombyx mori AHA1 homologue during spermatogenesis. (2005)
  • Author(s): Miyagawa et al.
  • Journal Title: Insect Mol.Biol. (In press)
• [Journal Article] Analysis of artificial and spontaneous parthenogenetic development in mosaic mutations and the parthenogenetic strain of Bombyx mori. (2004)
  • Author(s): Kusakabe et al.
  • Journal Title: Invert.Repro.Develop. 45 Pages: 101-108
• [Journal Article] Histological observation of eggs of the embryonic lethal mutation, Set, Bombyx mori. (2004)
  • Author(s): Kawaguchi et al.
  • Journal Title: J.Insect Biotech.Seric. 43 Pages: 101-106
• [Journal Article] Molecular cloning and characterization of the translationally controlled tumor protein (TCTP) gene in Bombyx mori. (2004)
  • Author(s): Lee et al.
  • Journal Title: Comp.Biochem.Phys. 139 Pages: 35-43
• [Journal Article] A method for measuring the efficiency of gene targeting in cultured silkworm cells. (2004)
  • Author(s): Mon et al.
  • Journal Title: Comp.Biochem.Phys. 139 Pages: 99-106
• [Journal Article] Isolation and characterization of differently expressed cDNAs in a meiotic recombination strain of Bombyx mori. (2004)
  • Author(s): Miyagawa et al.
  • Journal Title: J.Insect Biotech.Seric. 73 Pages: 117-127
• [Journal Article] Overexpression in Escherichia coli and purification of recombinant CI-b1, a Kunitz-type chymotrypsin inhibitor of silkworm. (2004)
  • Author(s): He et al.
  • Journal Title: Protein Expr.Purif. 38 Pages: 9-16
• [Publications] Mon et al.: "Analysis of extrachromosomal homologous recombination in cultured silkworm cells"Biochem.Biophys.Res.Commun.. 312. 684-690 (2003)
• [Publications] Kawaguchi et al.: "Chorion architecture in the Japanese giant silkmoth, Caligula japonica japonica moore"Sericologia. 43. 29-39 (2003)
• [Publications] Kawaguchi et al.: "Influence of N-metyl-N-nitrosourea treatment on embryogenesis of Bombyx mori"J.Fac.Agr., Kyushu Univ.. 48. 59-64 (2003)
• [Publications] Fujikawa et al.: "Histological studies on the yolk granule formation in the egg character mutant, vit, of Bombyx mori"J.Insect Biotech.Seric.. 72. 111-115 (2003)
• [Publications] Ota et al.: "Cloning and characterization of testis-specific tektin in Bombyx mori"Comparative biochemistry and Physiology Part B. 133. 371-382 (2002)
• [Publications] Kawaguchi et al.: "Morphological variation of micropylar apparatus in Bombyx mori eggs"Journal of Insect Biotechnology and Sericology. 71. 49-54 (2002)
• [Publications] Lee et al.: "Molecular characterization of a Heat Shock Cognate 70-4 promoter from the silkworm, Bombyx mori"Journal of Insect Biotechnology and Sericology. (in press).