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Molecular mechanisms on the replication initiation which leads to loading of the helicase and the regulatory systems for the replication initiation

Research Project

Project/Area Number 17H03656
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Functional biochemistry
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

KATAYAMA Tsutomu  九州大学, 薬学研究院, 教授 (70264059)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2019: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Fiscal Year 2018: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Fiscal Year 2017: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
KeywordsDNA複製開始 / 高次複合体 / 試験管内再構成系 / 蛋白質 / 細菌 / 遺伝子 / 分子機械 / AAA+ファミリー / DNA複製 / ゲノム / タンパク質 / 複合体動態 / 核酸
Outline of Final Research Achievements

The replication initiation complex in E. coli consists of the origin DNA, the initiator protein DnaA, the DNA-bending protein IHF and so on. This complex promotes unwinding of the origin DNA and loading of the replicative helicase DnaB to the unwound DNA region. In the research #1 “Analysis of loading mechanism of DnaB helicase to the origin DNA”, I mainly revealed the molecular mechanism of the unwinding of origin DNA by DnaA and the interaction mechanism between DnaA and DnaB. Also, in the research #2 “Analysis of functional mechanisms of the regulatory systems for DnaA”, I mainly revealed dynamic mechanism of DnaA complex formed in the DARS system which activates DnaA in a timely manner during the cell cycle.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

複製起点DNAの一本鎖化と複製へリカーゼの一本鎖DNAへの導入は、染色体DNAの複製開始における共通機構と言える。それらにおける主要機構を解明したことには、大腸菌のみならず、細胞増殖の原則的な分子動態を理解するために高い学術的意義がある。さらにDnaAを適時的に活性化する主要な分子機構を解明したことにも、細菌の増殖における原理的な分子機構を理解するために高い学術的意義がある。特にこの成果は独創性も高く、国際的な学術専門家団体(F1000Prime)からも高く評価された。さらに抗菌剤等の新たな医薬品開発の基盤としても発展性をもつものといえる。

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (67 results)

All 2020 2019 2018 2017 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 7 results) Presentation (53 results) (of which Int'l Joint Research: 11 results,  Invited: 3 results) Book (1 results) Remarks (5 results)

  • [Int'l Joint Research] カリフォルニア大学サンディエゴ校(米国)

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    • Journal Title

      J. Biochem.

      Volume: 167 Issue: 1 Pages: 1-14

    • DOI

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      Nucleic Acids Res.

      Volume: 47 Issue: 21 Pages: 11209-11224

    • DOI

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      Genes to Cells

      Volume: 24 Issue: 9 Pages: 608-618

    • DOI

      10.1111/gtc.12710

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      Frontiers in Microbiology

      Volume: 10 Pages: 1-18

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      Volume: 9 Pages: 1-17

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      Sakiyama Yukari、Kasho Kazutoshi、Noguchi Yasunori、Kawakami Hironori、Katayama Tsutomu
    • Journal Title

      Nucleic Acids Research

      Volume: 45 Issue: 21 Pages: 12354-12373

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      10.1093/nar/gkx914

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      Frontiers in Microbiology

      Volume: 8 Pages: 2496-2496

    • DOI

      10.3389/fmicb.2017.02496

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      Tsutomu Katayama, Kenya Miyoshi, Chihiro Hayashi, Ryusei Yoshida, Ryo Sugiyama, Ryuji Sakai, Yukari Sakiyama, Kazutoshi Kasho, Hironori Kawakami, Shogo Ozaki, Mariko Nagata
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      Tsutomu Katayama, Yukari Sakiyama, Yasunori Noguchi, Kazutoshi Kasho, Hironori Kawakami, Shogo Ozaki
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      Hironori Kawakami, Takeaki Chichibu, Shota Kanamoto, Takuya Kurihara, Ryuya Muraoka, Eiji Ohashi, Toshiki Tsurimoto, Tsutomu Katayama
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      The 11th 3R(Replication, Repair, Recombination)+3C(Chromosome, Chromatin, Cell cycle) Sympojium
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    • Author(s)
      Kenya Miyoshi, Kazutoshi Kasho, Kazuyuki Fujimitsu, Shogo Ozaki, Tsutomu Katayama
    • Organizer
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  • [Presentation] 複製開始蛋白質DnaAを不活化するDNA因子datAの制御における転写の重要性2017

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      酒井隆至, 加生和寿, 片山 勉
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      日本遺伝学会第89回大会
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      加生和寿, 大島 拓, 片山 勉
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      日本遺伝学会第89回大会
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      片山 勉
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      﨑山友香里, 加生和寿, 野口泰徳, 川上広宣, 片山 勉
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      第24回DNA複製・組換え・修復ワークショップ
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  • [Presentation] ORCの一本鎖DNA結合能を介した双方向機能動態制御2017

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      川上広宣, 千々布壮陽, 川畑健太, 金本祥太, 大橋 英治, 釣本敏樹, 片山 勉
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      第24回DNA複製・組換え・修復ワークショップ
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      谷口紗輝, 加生和寿, 片山 勉
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      第24回DNA複製・組換え・修復ワークショップ
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      川畑健太, 千々布壮陽, 川上広宣, 大橋 英治, 釣本敏樹, 片山 勉
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      2017年生命科学系学会合同年次大会
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      川上広宣, 千々布壮陽, 金本祥太, 大橋 英治, 釣本敏樹, 片山 勉
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      2017年生命科学系学会合同年次大会
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  • [Presentation] 複製開始タンパク質DnaAを活性化する特異的なDNA配列DARS (DnaA reactivating sequence) におけるDnaA間相互作用様式2017

    • Author(s)
      杉山 諒, 加生和寿, 片山 勉
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      2017年生命科学系学会合同年次大会
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      片山 勉, 加生 和寿, 﨑山友香里, 酒井隆至, 杉山 諒, 井上祐希江, 川上広宣
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  • [Book] “Initiation of DNA replication at the chromosomal origin of E. coli, oriC” (pp79-98), In “DNA Replication: From Old Principles to New Discovery,"( H. Masai and M. Foiani ed.)2017

    • Author(s)
      Tsutomu Katayama
    • Total Pages
      581
    • Publisher
      SpringerNature (Singapore)
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Published: 2017-04-28   Modified: 2021-02-19  

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