SMC複合体によるDNA二重鎖切断に伴う染色体動熊制御機構の解析

• Project/Area Number: 17687001
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Genetics/Genome dynamics
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 菱田 卓 Osaka University, 微生物病研究所, 准教授 (60335388)
• Project Period (FY): 2005 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥30,160,000 (Direct Cost: ¥23,200,000、Indirect Cost: ¥6,960,000); Fiscal Year 2007: ¥9,750,000 (Direct Cost: ¥7,500,000、Indirect Cost: ¥2,250,000); Fiscal Year 2006: ¥9,880,000 (Direct Cost: ¥7,600,000、Indirect Cost: ¥2,280,000); Fiscal Year 2005: ¥10,530,000 (Direct Cost: ¥8,100,000、Indirect Cost: ¥2,430,000)
• Keywords: DNA相同組換え / DNA二重鎖切断 / プロテアーゼ / 大腸菌 / RecN / SMCファミリー / DNA修復 / 染色体動態制御 / タンパク質分解

Research Abstract

大腸菌RecNは、染色体構造維持(SMC;structural maintenance of chromosomes)ファミリーに属し、DNA二重鎖切断修復に関与しているが、RecNがどのような因子と相互作用し、また、制御されているのかに関しては不明であった。本研究では、RecNタンパク質と相互作用する因子を同定することでRecNの機能を明らかにする目的で研究を行った。
本研究で作成した抗RecN抗体を用いた解析から、RecNは、半減期が非常に早いタンパク質であり、その分解がAAA+型プロテアーゼClpXPによって特異的に引き起こされていることを見いだした。さらに、RecNの分解が起こらない条件下では、RecNは凝集体として細胞質に蓄積し、慢性的なDNA損傷ストレスに対する耐性が著しくて以下することを明らかにした。また、Flag-RecNと相互作用する因子をMass解析により同定した結果、その中に、組換え反応において中心的な役割を果たすRecAを見いだし、実際、精製タンパク質問及びin vivoにおける免疫沈降実験によって相互作用を明らかにすることが出来た。さらに、この相互作用を失ったRecAの変異体を同定し、解析した結果、RecNの損傷部位へのリクルートが著しく低下することを見いだした。この結果から、RecNは、RecAとの相互作用によって二重鎖切断部位に結合し、染色体構造を安定化することで、その後の組換え反応の促進に役立っていることが考えられる。

Research Products

• [Journal Article] Essential and distinct roles of the F-box and helicase domains of Fbhl in DNA damage repair. (2008)
  • Author(s): Sakaguchi, C., et, al.
  • Journal Title: BMC Mol. Biol. In press
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A SUMO-like domain protein, Esc2, is required for genome integrity and sister chromatid cohesion in Saccharomyces cerevisiae. (2008)
  • Author(s): Ohya, T., et. al.
  • Journal Title: Genetics In press
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Degradation of Escherichia coli RecN Aggregates by ClpXP Protease and Its Implications for DNA Damage Tolerance. (2006)
  • Author(s): Nagashima, T., et al.
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry 281 Pages: 30941-30946
• [Journal Article] Functional and physical interaction of yeast Mgs1 with PCNA : impact on RAD6-dependent DNA damage tolerance. (2006)
  • Author(s): Hishida, T., et al.
  • Journal Title: Molecular and Cellular Biology 26 Pages: 5509-5517
• [Journal Article] Direct observation of DNA rotation during branch migration of Holliday junction DNA by Escherichia coli RuvA-RuvB protein complex. (2006)
  • Author(s): Han, Y.W., et al.
  • Journal Title: Proc. Natl. Acad. Sci. U S A 103 Pages: 11544-11548
• [Journal Article] Rhp51-dependent recombination intermediates that do not generate checkpoint signal are accumulated in Schizosaccaromyces pombe rad6O and smc5/6 mutants after release from replication arrest. (2006)
  • Author(s): Miyabe, I., et al.
  • Journal Title: Molecular and Cellular Biology 26 Pages: 343-353
• [Journal Article] Rhp51-dependent recombination intermediates that do not generate checkpoint signal are accumulated in Schizosaccaromyces pombe rad60 and smc5/6 mutants after release from replication arrest. (2006)
  • Author(s): Miyabe, I., et al.
  • Journal Title: Molecular and Cellular Biology 26 Pages: 343-353
• [Journal Article] Functional overlap between RecA and MgsA (RarA) in the rescue of stalled replication forks in Escherichia coli. (2005)
  • Author(s): Shibata, T., et al.
  • Journal Title: Genes to Cells 10 Pages: 181-191
• [Journal Article] Structure-function analysis of the three domains of RuvB motor protein. (2005)
  • Author(s): Ohnishi, T., et al.
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry 280 Pages: 30504-30510
• [Presentation] DNA損傷トレランスネットワークの分子機構と生物学的意義 (2007)
  • Author(s): 菱田 卓
  • Organizer: 第30回日本分子生物学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2007-12-13
• [Presentation] DNA二重鎖切断修復に関与するSMC様タンパク質RecNの解析 (2007)
  • Author(s): 坂口 周子
  • Organizer: 第30回日本分子生物学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2007-12-13
• [Presentation] 複製フォーク進行阻害の回復過程における出芽酵母Mgs1の役割 (2007)
  • Author(s): 大屋 知子
  • Organizer: 第30回日本分子生物学会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2007-12-13
• [Presentation] 慢性的な紫外線環境下におけるDNA複製と損傷修復の連携機構 (2007)
  • Author(s): 菱田 卓
  • Organizer: ユビキチン研究会
  • Place of Presentation: 三島(遺伝研)
  • Year and Date: 2007-09-27
• [Presentation] 慢性的な紫外線環境下におけるDNA複製と損傷修復の連携機構 (2007)
  • Author(s): 菱田 卓
  • Organizer: 第79回遺伝学会
  • Place of Presentation: 岡山大学
  • Year and Date: 2007-09-19
• [Book] 生化学 (2008)
  • Author(s): 菱田 卓
  • Total Pages: 3
  • Publisher: 日本生化学学会
• [Book] 生物の科学・別冊 (2007)
  • Author(s): 菱田 卓
  • Total Pages: 5
  • Publisher: エヌ・ティーエス