Genome instability induced by high-energy phosphate compounds

• Project/Area Number: 16K16195
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Risk sciences of radiation and chemicals
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: Sassa Akira 千葉大学, 大学院理学研究院, 特任助教 (10738347)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2018: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2017: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000); Fiscal Year 2016: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
• Keywords: DNA修復 / リボヌクレオチド / 損傷乗り越えDNA合成 / ゲノム不安定性 / DNA損傷 / 突然変異 / ゲノム / 酵素 / 遺伝子 / 核酸

Outline of Final Research Achievements

Ribonucleotides are essential for cellular metabolism and energy production. On the other hand, ribonucleotides are often incorporated into the genome by DNA polymerases in mammalian cells. The aberrant accumulation of ribonucleotides in the genome causes cellular abnormalities. In this study, we have clarified the mutagenic potential of a ribonucleotide incorporated into DNA and possible alternate repair pathways to suppress the mutagenic effect of an embedded ribonucleotide in human cells.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

リボヌクレオチドのゲノムへの蓄積は、重度心身障害をもたらすAicardi-Goutieres症候群（AGS）の発症や細胞のがん化と深く関連している考えられる。DNAに取り込まれたリボヌクレオチドが誘発するゲノム不安定化とその抑制因子を明らかにすることで、疾患の発症メカニズムならびに生物の新たなゲノム制御機構の解明につながる。

Research Products

• [Int'l Joint Research] NIEHS/NIH(米国)
• [Int'l Joint Research] NIEHS/NIH(米国)
• [Int'l Joint Research] NIEHS, NIH(米国)
• [Int'l Joint Research] NIEHS, NIH(米国)
• [Journal Article] Processing of a single ribonucleotide embedded into DNA by human nucleotide excision repair and DNA polymerase η (2019)
  • Author(s): Sassa Akira、Tada Haruto、Takeishi Ayuna、Harada Kaho、Suzuki Megumi、Tsuda Masataka、Sasanuma Hiroyuki、Takeda Shunichi、Sugasawa Kaoru、Yasui Manabu、Honma Masamitsu、Ura Kiyoe
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 9 Issue: 1 Pages: 13910-13910
  • DOI: 10.1038/s41598-019-50421-8
  • NAID: 120006733134
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Comparative study of cytotoxic effects induced by environmental genotoxins using XPC- and CSB-deficient human lymphoblastoid TK6 cells (2019)
  • Author(s): Sassa Akira、Fukuda Takayuki、Ukai Akiko、Nakamura Maki、Takabe Michihito、Takamura-Enya Takeji、Honma Masamitsu、Yasui Manabu
  • Journal Title: Genes and Environment Volume: 41 Issue: 1 Pages: 15-15
  • DOI: 10.1186/s41021-019-0130-y
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Current perspectives on mechanisms of ribonucleotide incorporation and processing in mammalian DNA (2019)
  • Author(s): Sassa Akira、Yasui Manabu、Honma Masamitsu
  • Journal Title: Genes and Environment Volume: 41 Issue: 1 Pages: 3-3
  • DOI: 10.1186/s41021-019-0118-7
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Challenges of young scientists at the cutting-edge of genotoxicity research: the open symposium of the Japanese Environmental Mutagen Society (JEMS), 2018 (2018)
  • Author(s): Yasui Manabu、Muto Shigeharu、Sassa Akira
  • Journal Title: Genes and Environment Volume: 40 Issue: 1 Pages: 22-22
  • DOI: 10.1186/s41021-018-0111-6
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] DNA polymerase kappa protects human cells against MMC-induced genotoxicity through error-free translesion DNA synthesis (2017)
  • Author(s): Y. Kanemaru, T. Suzuki, A. Sassa, K. Matsumoto, N. Adachi, M. Honma, S. Numazawa and T. Nohmi
  • Journal Title: Genes and Environment Volume: 39 Issue: 1 Pages: 6-6
  • DOI: 10.1186/s41021-016-0067-3
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Impact of Ribonucleotide Backbone on Translesion Synthesis and Repair of 7,8-Dihydro-8-oxoguanine. (2016)
  • Author(s): Sassa A, Caglayan M, Rodriguez Y, Beard WA, Wilson SH, Nohmi T, Honma M, Yasui M
  • Journal Title: J Biol Chem. Volume: 291 Issue: 46 Pages: 24314-24323
  • DOI: 10.1074/jbc.m116.738732
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Mutagenic consequences of cytosine alterations site-specifically embedded in the human genome. (2016)
  • Author(s): Sassa A, Kanemaru Y, Kamoshita N, Honma M, Yasui M.
  • Journal Title: Genes and Environment Volume: 38 Issue: 1 Pages: 17-17
  • DOI: 10.1186/s41021-016-0045-9
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Mechanistic basis for genome instability induced by non-canonical nucleotide accumulation in human cells (2019)
  • Author(s): Akira Sassa
  • Organizer: 2019 International Conference for Leading and Young Medical Scientists
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Alternate processing pathways of a single ribonucleotide incorporated into DNA and its consequences in human cells (2019)
  • Author(s): Akira Sassa, Haruto Tada, Ayuna Takeishi, Kaho Harada, Kazuma Nakatani, Masataka Tsuda, Hiroyuki Sasanuma, Shunichi Takeda, Kaoru Sugasawa, Manabu Yasui, Masamitsu Honma, Kiyoe Ura
  • Organizer: The Joint Meeting of The 6th Asian Congress on Environmental Mutagens and the 48th Annual Meeting of the Japanese Environmental Mutagen Society
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Mechanistic insight of unique mutations caused by a ribonucleotide embedded into DNA (2019)
  • Author(s): Ayuna Takeishi, Manabu Yasui, Hiroyuki Sasanuma, Shunichi Takeda,Kaoru Sugasawa, Masamitsu Honma, Kiyoe Ura, Akira Sassa
  • Organizer: The Joint Meeting of The 6th Asian Congress on Environmental Mutagens and the 48th Annual Meeting of the Japanese Environmental Mutagen Society
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] FTO's roles in DNA damage response and underlying mechanism (2019)
  • Author(s): Weiying LIU, Manabu YASUI, Akira SASSA, Yiyi CAO, Jing XI, Xinyue YOU, Masamitsu HONMA, Yang LUAN
  • Organizer: The Joint Meeting of The 6th Asian Congress on Environmental Mutagens and the 48th Annual Meeting of the Japanese Environmental Mutagen Society
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Comparison analysis of backbones between 8-oxoG added DNA and intact DNA enclosed with water molecules by using an accelerated quantum chemical calculation (2019)
  • Author(s): Ai SUZUKI, Akira SASSA, Manabu YASUI, Masamitsu HONMA
  • Organizer: The Joint Meeting of The 6th Asian Congress on Environmental Mutagens and the 48th Annual Meeting of the Japanese Environmental Mutagen Society
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ヒストンメチル化酵素NSD2 の酵素学的機能解析 (2019)
  • Author(s): 小池 望実、佐々 彰、安田 武嗣、浦 聖恵
  • Organizer: 第37 回 染色体ワークショップ 第18 回 核ダイナミクス研究会
• [Presentation] ゲノム恒常性維持におけるヒストンメチル化酵素NSD2の役割 (2019)
  • Author(s): 浦 聖恵、佐々 彰、東條 あかり、原田 佳歩、安井 学、本間 正充
  • Organizer: 第13回日本エピジェネティクス研究会年会
• [Presentation] DNAとRNA -僅かな構造の違いが引き起こすゲノム不安定性- (2018)
  • Author(s): 佐々 彰
  • Organizer: 日本環境変異原学会平成30年度公開シンポジウム
  • Invited
• [Presentation] リボヌクレオチドが誘発する奇異突然変異とその防御機構 (2018)
  • Author(s): 佐々 彰、安井 学、竹石 歩奈、原田 佳歩、鈴木 慈、津田 雅貴、笹沼 博之、武田 俊一、菅澤 薫、本間 正充、浦 聖恵
  • Organizer: 日本遺伝学会第90回大会
  • Invited
• [Presentation] DNA 中のリボヌクレオチドが引き起こす特異な突然変異とその誘発機構の解析 (2018)
  • Author(s): 竹石 歩奈、安井 学、笹沼 博之、武田 俊一、菅澤 薫、本間 正充、浦 聖恵、佐々 彰
  • Organizer: 日本環境変異原学会第47回大会
• [Presentation] Quantum Chemical Inspection on the DNA Backbone Bias caused by 8oxoG (2018)
  • Author(s): Ai Suzuki, Masayuki Miyano, Ryuji Miura, Akira Sassa, Manabu Yasui, Masamitsu Honma
  • Organizer: The 15th International Conference on Flow Dynamics
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] DNA二本鎖切断修復におけるヒストンメチル化酵素NSD2の機能解析 (2018)
  • Author(s): 東條あかり、佐々 彰、安井 学、本間正充、浦 聖恵
  • Organizer: 第41回日本分子生物学会年会
• [Presentation] DNA二本鎖切断修復におけるヒストンメチル化酵素NSD2の機能解析 (2018)
  • Author(s): 東條 あかり、佐々 彰、安井 学、本間 正充、浦 聖恵
  • Organizer: 日本環境変異原学会第47回大会
• [Presentation] ヒストンメチル化酵素NSD2のDNA損傷修復への関与の解明 (2018)
  • Author(s): 原田 佳歩、佐々 彰、鈴木 慈、前田 亮、足立 典隆、浦 聖恵
  • Organizer: 第41回日本分子生物学会年会
• [Presentation] ヒストンメチル化酵素NSD2とDNA 損傷修復 (2018)
  • Author(s): 原田 佳歩、佐々 彰、竹内 心、足立 典隆、浦 聖恵
  • Organizer: 日本環境変異原学会第47回大会
• [Presentation] 酸化ストレス応答におけるNSD2の機能解析 (2018)
  • Author(s): 竹内 心、原田 佳歩、佐々 彰、浦 聖恵
  • Organizer: 第41回日本分子生物学会年会
• [Presentation] ゲノム編集に適したハエ培養細胞株の探索およびクローン化方法の確立 (2018)
  • Author(s): 田沼 寛章、佐々 彰、齋藤 都暁、浦 聖恵
  • Organizer: 第41回日本分子生物学会年会
• [Presentation] リボヌクレオチドが引き起こすゲノム不安定性とその抑制機構 (2017)
  • Author(s): 佐々 彰, 安井 学, 笹沼 博之, 武田 俊一, 菅澤 薫, 本間 正充, 浦 聖恵
  • Organizer: 第35回染色体ワークショップ・第16回核ダイナミクス研究会
• [Presentation] DNA中のリボヌクレオチドが引き起こす突然変異とその抑制機構 (2017)
  • Author(s): 佐々 彰, 安井 学, 笹沼 博之, 武田 俊一, 菅澤 薫, 本間 正充, 浦 聖恵
  • Organizer: 2017年度生命科学系学会合同年次大会
• [Presentation] リボヌクレオチドが誘発する突然変異の抑制におけるDNA修復機構の役割 (2017)
  • Author(s): 佐々 彰, 安井 学, 笹沼 博之, 武田 俊一, 菅澤 薫, 本間 正充, 浦 聖恵
  • Organizer: 日本環境変異原学会第46回大会
• [Presentation] TK6及び変異株を用いたヌクレオチド除去修復機構におけるゲノム全体修復と転写共役修復を 区別する方法の開発 (2017)
  • Author(s): 中村 真生, 鵜飼 明子, 佐々 彰, 髙部 道仁, 福田 隆之, 高村 岳樹, 本間 正充, 安井 学
  • Organizer: 日本環境変異原学会第46回大会
• [Presentation] TK6及びそのDNA修復遺伝子破壊変異体を用いた高感度遺伝毒性試験法の開発 (2017)
  • Author(s): 福田 隆之, 中村 真生, 佐藤 亮佑, 藤原 聖, 佐々 彰, 鵜飼 明子, 武田 俊一, 安井 学, 本間 正充
  • Organizer: 日本環境変異原学会第46回大会
• [Presentation] DNA 損傷薬剤を用いたヒストンメチル化酵素 NSD2 の機能解析 (2017)
  • Author(s): 原田 佳歩, 鈴木 慈, 佐々 彰, 浦 聖恵
  • Organizer: 日本環境変異原学会第46回大会
• [Presentation] Effect of ribonucleotide backbone on mutagenic potential and repair mechanism of 7,8-dihydro-8-oxoguanine (2017)
  • Author(s): Sassa A, Yasui M, Sasanuma H, Takeda S, Sugasawa K, Honma M, Ura K
  • Organizer: The 44th International Symposium on Nucleic Acids Chemistry
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Effect of Sugar Backbone on Translesion Synthesis, Repair, and Mutagenic Potential of 7,8-Dihydro-8-oxoguanine (2017)
  • Author(s): Sassa A, Caglayan M, Rodriguez Y, Beard WA, Wilson SH, Nohmi T, Honma M, Yasui M, Ura K
  • Organizer: Environmental Mutagenesis & Genomics Society 48th Annual Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ヒト細胞DNA中のリボヌクレオチドが引き起こすゲノム不安定性の解析 (2017)
  • Author(s): 佐々 彰, 安井 学, 本間 正充, 浦 聖恵
  • Organizer: 第11回日本エピジェネティクス研究会年会
• [Presentation] DNA中の酸化リボヌクレオチドにおける損傷乗り越えDNA合成と修復 (2016)
  • Author(s): 佐々 彰，Melike Caglayan, William A. Beard, Samuel H. Wilson, 能美 健彦, 本間 正充, 安井 学
  • Organizer: 第39回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • Year and Date: 2016-11-30
• [Presentation] DNA中の酸化リボヌクレオチドがDNA複製及び修復機構に及ぼす影響 (2016)
  • Author(s): 佐々 彰，Melike Caglayan, William A. Beard, Samuel H. Wilson, 能美 健彦, 本間 正充, 安井 学
  • Organizer: 日本環境変異原学会第45回大会
  • Place of Presentation: つくば国際会議場（茨城県・つくば市）
  • Year and Date: 2016-11-17
• [Presentation] 8oxoG付加数の異なるDNAに対する修復タンパクhOGG1の高速化量子分子動力学法による親和性評価 (2016)
  • Author(s): 鈴木 愛, Patrick Bonnaud, 佐々 彰, 安井 学, 宮本 明, 本間正充
  • Organizer: 日本環境変異原学会第45回大会
  • Place of Presentation: つくば国際会議場（茨城県・つくば市）
  • Year and Date: 2016-11-17
• [Presentation] Theoretical Comparison of the Conformational Affinity between hOGG1 DNA Repair Protein and DNA holding different Numbers of 8-oxoG (2016)
  • Author(s): Ai Suzuki, Patrick Bonnaud, Akira Sassa, Manabu Yasui, Akira Miyamoto, Masamitsu Honma
  • Organizer: Chem-Bio Informatics Annual Meeting 2016
  • Place of Presentation: タワーホール船堀（東京都・江戸川区）
  • Year and Date: 2016-10-25
• [Presentation] DNA中の酸化リボヌクレオチドに対する損傷乗り越えDNA合成機構 (2016)
  • Author(s): 佐々 彰
  • Organizer: 変異機構研究会第29回夏の学校
  • Place of Presentation: あうる京北（京都府・京都市）
  • Year and Date: 2016-09-10
• [Remarks] 竹石歩奈さんがACEM/JEMS 2019でベストプレゼンテーション賞を受賞
  • URL: https://uralab.wordpress.com/2019/11/21/acem-jems-2019
• [Remarks] DNAに取り込まれたリボヌクレオチドの除去修復を担う新たなメカニズムを解明
  • URL: http://www.bio.s.chiba-u.ac.jp/research.html#sassa201909
• [Remarks] ゲノム編集ヒト細胞を用いて環境中化学物質の毒性を評価する方法を開発
  • URL: http://www.bio.s.chiba-u.ac.jp/research.html#sassa201908