Analysis of DNA damage tolerance mediated by multi-modification of PCNA homo-trimer

• Project/Area Number: 18K11638
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 63020:Radiation influence-related
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: Kanao Rie 名古屋大学, 環境医学研究所, 助教 (30542287)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2018: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: DNA損傷トレランス / PCNA / 翻訳後修飾 / ユビキチン化 / DNA損傷 / DNA損傷応答

Outline of Final Research Achievements

DNA damage blocks the progression of DNA replication. DNA damage tolerance is an important mechanism to prevent replication blockage. Homo-trimeric PCNA forms a ring-shaped structure, and PCNA modifications regulate DNA damage tolerance pathways. In this study, I analyzed the DNA damage tolerance pathway regulated by PCNA multi-modifications in human cells. I used the DNA damaging agent to which PCNA multi-modifications are required for cellular survival. I screened factors that function in the same pathway with PCNA modifications and found a new factor for DNA damage tolerance regulated by PCNA modifications.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

DNA損傷トレランスはDNAに損傷が生じても複製を継続させる、生物にとって重要なメカニズムである。一方で、DNA損傷によりDNA複製を阻害するタイプの抗がん剤に対しては耐性になるメカニズムである。ヒト細胞のDNA損傷トレランスはPCNAの翻訳後修飾で制御されるが、不明な点も多い。本研究では１つのPCNAホモ３量体上のマルチ翻訳後修飾で制御されるDNA損傷トレランスに着目し、解析を行った。その結果、新たなDNA損傷トレランス因子を見出し、これはDNA損傷トレランス研究の発展に貢献するものである。また、DNA損傷タイプの抗がん剤耐性の新たな知見につながるものである。

Research Products

• [Journal Article] Preferential digestion of PCNA-ubiquitin and p53-ubiquitin linkages by USP7 to remove polyubiquitin chains from substrates (2019)
  • Author(s): Masuda Y, Kanao R, Kawai H, Kukimoto I, Masutani C.
  • Journal Title: J Biol Chem. Volume: 294 Issue: 11 Pages: 4177-4187
  • DOI: 10.1074/jbc.ra118.005167
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Regulation of HLTF-mediated PCNA polyubiquitination by RFC and PCNA monoubiquitination levels determines choice of damage tolerance pathway (2018)
  • Author(s): Masuda Yuji、Mitsuyuki Satoshi、Kanao Rie、Hishiki Asami、Hashimoto Hiroshi、Masutani Chikahide
  • Journal Title: Nucleic Acids Research Volume: 46 Pages: 11340-11356
  • DOI: 10.1093/nar/gky943
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] ヒト細胞におけるDNAポリメラーゼ・イータの制御機構の解析 (2020)
  • Author(s): 金尾梨絵、増田雄司、益谷央豪
  • Organizer: 日本放射線影響学会第63回大会
• [Presentation] ヒト細胞においてセスキテルペン化合物で誘発される複製阻害を回避するメカニズムの解析 (2020)
  • Author(s): 金尾梨絵、 益谷央豪
  • Organizer: 日本薬学会第140年会
• [Presentation] ヒト細胞におけるPCNAの翻訳後修飾で制御される新規DNA損傷トレランスの解析 (2019)
  • Author(s): 金尾梨絵、 益谷央豪
  • Organizer: 第25回DNA複製・組換え・修復ワークショップ
• [Presentation] Analysis of the regulation mechanism of human DNA polymerase eta via its PCNA interacting protein (PIP) boxes (2019)
  • Author(s): Kanao R, Song H, Masuda Y, Masutani C.
  • Organizer: 日本放射線影響学会第62回大会
  • Invited
• [Presentation] ヒト細胞におけるセスキテルペン化合物イルジンS及びイロフルベンに対するDNA損傷トレランスの解析 (2019)
  • Author(s): 金尾梨絵、 増田雄司、 益谷央豪
  • Organizer: 第42回日本分子生物学会年会
• [Presentation] 抗がん作用を持つセスキテルペンに対するDNA損傷トレランスの解析 (2019)
  • Author(s): 金尾梨絵, 益谷央豪
  • Organizer: 日本薬学会第139年会
• [Presentation] Analysis of multi-mono-ubiquitinated PCNA-mediated DNA damage tolerance pathways in human cells. (2018)
  • Author(s): Rie Kanao, Chikahide Masutani
  • Organizer: 3R & 3C Symposium
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ヒト細胞のDNA 損傷トレランスにおけるマルチモノユビキチン化PCNA の役割 (2018)
  • Author(s): 金尾梨絵, 増田雄司, 益谷央豪
  • Organizer: 日本遺伝学会第90回大会
  • Invited
• [Presentation] ヒト細胞においてマルチモノユビキチン化PCNAで制御されるDNA損傷トレランス経路の解析 (2018)
  • Author(s): 金尾梨絵, 益谷央豪
  • Organizer: 第41回日本分子生物学会年会