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Theoretical and experimental analysis of the binding efficiency of Ku protein to radiation induced clustered DNA damages

Research Project

Project/Area Number 16K00554
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Risk sciences of radiation and chemicals
Research InstitutionNational Institute of Infectious Diseases

Principal Investigator

Fujimoto Hirofumi  国立感染症研究所, 品質保証・管理部, 室長 (60373396)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 小池 学  国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 放射線医学総合研究所 重粒子線治療研究部, 主幹研究員(定常) (70280740)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
KeywordsクラスターDNA損傷修復 / DNA二本鎖切断 / Ku / 分子シミュレーション / ライブセルイメージング / クラスターDNA損傷 / DNA修復 / DSB修復 / APサイト / NHEJ
Outline of Final Research Achievements

Ionizing radiations generate multiple lesions along a single radiation track, that is known as a clustered DNA damage, and those multiple lesions are supposed to develop into DNA double strand breaks (DSBs). In the current project, we constructed models of the clustered DNA damage assembling several DNA lesions and estimated the binding efficiency between damaged DNA and Ku that is a key protein to recognize and bind to the DSB site, using both experimental and theoretical approaches. In addition, we examined the dynamics of Ku in the nucleus of canine cultured cells using the live cell imaging method, and succeeded in observing the accumulation of Ku70 and Ku80, subunits of Ku, at DNA damage sites produced by laser-microirradiation.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

放射線被曝によって生じるDNA損傷は狭い範囲に集中しやすい特徴があり、単独損傷に比べて修復されにくいと言われている。複数の損傷が修復されないまま蓄積すると二本鎖切断(DSB)に発展しやすい。DSBは正常に修復されなければ強力な突然変異原となり細胞死の一因にもなることから、細胞にとって最も重篤な損傷の一つと考えられる。本研究課題を通してDSB修復酵素であるKuが認識・結合しやすい末端形状の特徴を明らかにすることができれば、放射線被曝によるDNA損傷が誘発する生物現象と、細胞内代謝や化学物質への曝露といった他の損傷誘発要因によって生じる現象との違いを明らかにできるのではないかと考えている。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2019 2018 2017

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (6 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Feline XLF accumulates at DNA damage sites in a Ku‐dependent manner.2019

    • Author(s)
      Koke M., Yutoku Y., Koike A.
    • Journal Title

      FEBS Open Bio

      Volume: - Issue: 6 Pages: 1052-1062

    • DOI

      10.1002/2211-5463.12589

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Cloning of canine Ku80 and its localization andaccumulation at DNA damage sites.2017

    • Author(s)
      Koke, M., Yutoku, Y., Koike, A.
    • Journal Title

      FEBS Open Bio.

      Volume: 7 Issue: 12 Pages: 1854-1863

    • DOI

      10.1002/2211-5463.12311

    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Cloning, localization and focus formation at DNA damage sites of canine Ku702017

    • Author(s)
      Koike M, Yutoku Y, Koike A.
    • Journal Title

      Journal of Veterinary Medical Science

      Volume: 79 Issue: 3 Pages: 554-561

    • DOI

      10.1292/jvms.16-0649

    • NAID

      130005466302

    • ISSN
      0916-7250, 1347-7439
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 重粒子線治療研究に資するDSBセンサー発現抑制細胞株を用いた細胞周期依存的な放射線感受性とDNA二本鎖切断損傷修復2018

    • Author(s)
      湯徳靖友、大森さくら、小池亜紀、小池学
    • Organizer
      アイソトープ・放射線研究発表会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 有糸分裂期のDSB誘導性の染色体分配異常へのKuの関与2018

    • Author(s)
      湯徳靖友、小池亜紀、大森さくら、小池学
    • Organizer
      日本分子生物学会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 量子生命科学研究に向けたヒトと伴侶動物のDNA修復タンパク質Kuのライブセルイメージング:DSB損傷認識と翻訳後修飾変化2018

    • Author(s)
      小池学
    • Organizer
      生物学・光源・物性研究者による量子生物学勉強会(第2回)
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 計算化学的手法を用いたKu70のアセチル化の効果の解析2017

    • Author(s)
      藤本浩文,生田統悟,小池亜紀,小池学
    • Organizer
      日本放射線影響学会第60回大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 細胞内の「放射線からDNAを守る仕組み」のビジュアル化 ―先端生命科学に基づくキャラクターを活用した教材化の可能性―2017

    • Author(s)
      小池学,湯徳靖友,小池亜紀
    • Organizer
      第54回アイソトープ・放射線研究発表会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] DNA修復蛋白質Kuに関する研究2017

    • Author(s)
      小池学
    • Organizer
      第2回QSTバイオ研究討論会
    • Related Report
      2017 Research-status Report

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Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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