Barrier for transfer of foreign DNA stretch from environment to prevent break-out of new pathogenic bacteria

• Project/Area Number: 19790316
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Bacteriology (including Mycology)
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: HANDA Naofumi The University of Tokyo, 大学院新領域創成科学研究科, 特任助教 (00396855)
• Project Period (FY): 2007 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥3,780,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥480,000); Fiscal Year 2008: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000); Fiscal Year 2007: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
• Keywords: 微生物ゲノム / 制限酵素 / DNA分解酵素 / 相同組換え / 病原細菌

Research Abstract

病原細菌の全ゲノム配列解読から、毒素薬剤耐性などの病原性因子がしばしば動く遺伝子に担われていることが明確になり、細菌感染の理解と制御には遺伝子の伝達過程の解明が不可欠となった。細菌自身が備える遺伝子導入を排除する機構として、制限修飾系とゲノム識別DNA分解酵素がある。前者は、自己遺伝子の維持を宿主細菌に強制する寄生遺伝子であるが、他のキラー・アンチキラー同様の自己強制維持機構を持つことを示した。また、この強制自己維持作用への細菌側の応答として、細菌からヒトまで保存されている相同組換え機構が貢献していることを示し、更に複数のタンパク質から構成される組換え機構の初期反応を試験管内で再構成することに、世界で初めて成功した。

Research Products

• [Journal Article] Reconstitution of Initial Steps of Double-strand DNA Break Repair by the RecF pathway of E. coli (2009)
  • Author(s): Handa N, Morimatsu K, Lovett ST, Kowalczykowski SC
  • Journal Title: Genes Dev 23 Pages: 1234-1245
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Single-molecule analysis of a red fluorescent RecA protein reveals a defect in nucleoprotein filament nucleation that relates to its reduced biological functions (2009)
  • Author(s): Handa N, Amitani I, Gumlaw N, Sandler SJ, Kowalczykowski SC.
  • Journal Title: J. Biol. Chem 印刷中
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Contribution of RecFOR machinery of homologous recombination to cell survival after loss of a restriction-modification gene complex (2009)
  • Author(s): Handa N, Ichige A, Kobayashi I
  • Journal Title: Microbiology 印刷中
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cleavage of a model DNA replication fork by a Type I restriction endonuclease (2009)
  • Author(s): Ishikawa K, Handa N, Kobayashi I
  • Journal Title: Nucleic Acids Research 印刷中
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Reconstitution of Initial Steps of Double-strand DNA Break Repair by the RecF pathway of E. coll (2009)
  • Author(s): Handa N, Morimatsu K, Lovett ST, Kowalczvkowski SC
  • Journal Title: Genes Dev (印刷中)(掲載確定)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Single-molecule analysis of a red fluorescent RecA protein reveals adefect in nucleoprotein filament nucleation that relates to its reduc ed biological functions (2009)
  • Author(s): Handa N, Amitani I, Gumlaw N, Sandler SJ, Kowalczykowski SC
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry (印刷中)(掲載確定)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Contribution of RecFOR machinery of homologous recombination to cell survival after loss of a restriction-modification gene complex (2009)
  • Author(s): Handa N, Ichige A, Kobayashi I.
  • Journal Title: Microbiology (印刷中)(掲載確定)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cleavage of a model DNA replication fork by a Type I restriction endonuclease (2009)
  • Author(s): Ishikawa K, Handa N, Kobayashi
  • Journal Title: Nucleic Acids Research (印刷中)(掲載確定)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Maintenance forced by a restriction-modification system can be modulated by a region in its modification enzyme not essential for the methyltransferase activity (2008)
  • Author(s): Ohno S*, Handa N*, Watanabe M, Takahashi N, Kobayashi I (*: Equal contribution)
  • Journal Title: Journal of Bacteriology 190 Pages: 2039-2049
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Maintenance forced by a restriction-modification system can be modulated by a region in its modification enzyme not essential for the methyltransferase activity. (2008)
  • Author(s): Ohno S^*, Handa N^*, Watanabe M, Takahashi N, Kobayashi I (*: Equal contribution)
  • Journal Title: Journal of Bacteriology 190 Pages: 2039-2049
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hyperthermophilic DNA methyltransferase, M.PabI, from Pyrococcus abyss (2007)
  • Author(s): Watanabe M, Handa N, Yuzawa H, Kobayashi I
  • Journal Title: Proceedings of International Symposium on Extremophiles and Their Applications 205 Pages: 161-166
• [Journal Article] Hyperthermophilic DNA methyltransferase, M. PabI, from Pyrococcus abyssi (2007)
  • Author(s): Watanabe M, Handa N, Yuzawa H, Kobayashi I
  • Journal Title: Proceedings of International Symposium on Extremophiles and Their Applications 205 Pages: 161-166
• [Presentation] DNA複製フォークのI型制限酵素による切断 (2009)
  • Author(s): 石川健、半田直史、小林一三
  • Organizer: 日本農芸化学会2009年度大会
  • Place of Presentation: 福岡
• [Presentation] 利己的制限修飾遺伝子間に起きる、ゲノム上のメチル化サイトの取り合いが、ホスト殺しをもたらす (2008)
  • Author(s): Marat Sadykov, 半田直史, 鶴剛史, 小林一三
  • Organizer: 日本進化学会2008年大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2008-08-24
• [Presentation] ゲノム中で自己増幅した制限修飾遺伝子とそれに連鎖した遺伝子の発現量の増加 (2008)
  • Author(s): 古田芳一, 半田直史, Marat Sadykov, 小林一三
  • Organizer: 第31回日本分子生物学会年会・第81回日本生化学会大会合同大会
  • Place of Presentation: 神戸
• [Presentation] Genomic ID sequence recognition by a genome maintenance enzyme (2008)
  • Author(s): 半田直史
  • Organizer: 2nd International Symposium on Bio-nanosystems
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] Behavior of a RecBCD enzyme with a RecB-RecD subunit fusion (2008)
  • Author(s): 半田直史、Kowalczykowski, SC
  • Organizer: 第6回3Rシンポジウム
  • Place of Presentation: 静岡県嬬恋
• [Presentation] Cleavage of a DNA replication fork by a type I restriction enzyme (2008)
  • Author(s): 石川健, 半田直史, 小林一三
  • Organizer: 第6回3Rシンポジウム
  • Place of Presentation: 静岡県嬬恋
• [Presentation] DNA複製と制限のカップリング : in vitroでの複製フォーク型DNAのI型制限酵素による切断 (2008)
  • Author(s): 石川健, 半田直史, 小林一三
  • Organizer: 日本遺伝学会第80回大会
  • Place of Presentation: 名古屋
• [Presentation] 複製フォーク型DNAのI型制限酵素による切断 (2008)
  • Author(s): 石川健, 半田直史, 小林一三
  • Organizer: 第5回21世紀大腸菌研究会
  • Place of Presentation: 静岡県藤枝市
• [Presentation] ゲノム中で自己増幅した制限修飾遺伝子とそれに連鎖した遺伝子の発現量の増加 (2008)
  • Author(s): 古田芳一, 鶴剛史, 半田直史, 小林一三
  • Organizer: 2007年度日本農芸化学会大会
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] 大腸菌の相同組換え酵素のサブユニット構成を変えた時の振る舞い (2008)
  • Author(s): 半田直史
  • Organizer: 第82回日本細菌学会総会
  • Place of Presentation: 名古屋
• [Presentation] 制限修飾系遺伝子を失ったときのRecFOR組換え経路による二本鎖切断の修復、2007年度組換え・染色体再編 (2008)
  • Author(s): 半田直史, 市毛朝雄, 小林一三
  • Organizer: 第19回DNA複製・分配合同ワークショップ
  • Place of Presentation: 伊豆
• [Presentation] I型制限酵素EcoR124Iは複製フォーク型DNAを切断する、2007年度組換え・染色体再編 (2008)
  • Author(s): 石川健, 半田直史, 小林一三
  • Organizer: 第19回DNA複製・分配合同ワークショップ
  • Place of Presentation: 伊豆
• [Presentation] 二本鎖切断から開始されるホットスポットでの相同組換えに重要なRecAと一本鎖DNAの安定な結合 (2008)
  • Author(s): 半田 直史, Stephen C. Kowalczykowski
  • Organizer: 「染色体サイクルの制御ネットワーク」第1回公開領域会議
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] 一般的なトキシン-アンチトキシン系同様のメカニズムによって、細胞死をより強く起こすように変化したEcoRII制限修飾系の解析 (2008)
  • Author(s): 大野里奈, 半田直史, 渡部美紀, 高橋規子, 小林一三
  • Organizer: 「染色体サイクルの制御ネットワーク」第1回公開領域会議
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] I型制限酵素EcoR124Iによる複製フォーク型DNAの切断 (2008)
  • Author(s): 石川健, 半田直史, 小林一三
  • Organizer: 「染色体サイクルの制御ネットワーク」第1回公開領域会議
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] Behavior of a RecBCD enzvme with/a RecB-RecD subunit fusion (2008)
  • Author(s): 半田直史、Kowalczykowski, SC
  • Organizer: 第6回3Rシンポジウム
  • Place of Presentation: 静岡県嬬恋
• [Presentation] Genomic ID sequence recognition by a genome maintenance enzyme (2008)
  • Author(s): 半田直史
  • Organizer: 2^<nd> International Symposium on Bio-nanosystems
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] ゲノム中で自己増幅した制限修飾遺伝子とそれに連鎖した遺伝子の発現量の増加 (2008)
  • Author(s): 古田芳一、半田直史、Marat Sadykov、小林一三
  • Organizer: 第31回日本分子生物学会年会・第81回日本生化学会大会合同大会
  • Place of Presentation: 兵庫県神戸
• [Presentation] Use of DNA modification gene as an alternative to antibiotic-resistance genes for selection of transfer and maintenance of foreign genes (2008)
  • Author(s): GEL, Handa N, Hirose A, Kobayashi I
  • Organizer: 第79回日本遺伝学会大会
  • Place of Presentation: 岡山
• [Presentation] 制限修飾系遺伝子を失ったときのRecFOR組換え経路による二本鎖切断の修復 (2008)
  • Author(s): 半田直史、市毛朝雄、小林一三
  • Organizer: 2007年度組換え・染色体再編、第19回DNA複製・分配合同ワークショップ
  • Place of Presentation: 伊豆
• [Presentation] I型制限酵素EcoR124Iは複製フォーク型DNAを切断する (2008)
  • Author(s): 石川健、半田直史、小林一三
  • Organizer: 2007年度組換え・染色体再編、第19回DNA複製・分配合同ワークショップ
  • Place of Presentation: 伊豆
• [Presentation] 一般的なトキシンーアンチトキシン系同様のメカニズムによって、細胞死をより強く起こすように変化したEcoRII制限修飾系の解析 (2008)
  • Author(s): 大野里奈、半田直史、渡部美紀、高橋規子、小林一三
  • Organizer: 染色体サイクルの制御ネットワーク第1回公開領域会議
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] I型制限酵素EcoR124Iによる複製フォーク型DNAの切断 (2008)
  • Author(s): 石川健、半田直史、小林一三
  • Organizer: 染色体サイクルの制御ネットワーク第1回公開領域会議
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] 変異型アンチキラー(メチル化酵素)によって増強された制限修飾系遺伝子による細胞死 (2007)
  • Author(s): 大野里奈, 半田直史, 渡部美紀, 高橋規子, 小林一三
  • Organizer: 第30回日本分子生物学会年会第80回日本生化学会大会合同大会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] 複数の制限修飾系の間でのDNAメチル化サイトの取り合いによって引き起こされる細胞死 (2007)
  • Author(s): Marat R Sadykov, 半田直史, 鶴剛史, 小林一三
  • Organizer: 第30回日本分子生物学会年会第80回日本生化学会大会合同大会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] 複製フォークに対するI 型制限酵素ecoR124Iの構造特異的活性 (2007)
  • Author(s): 石川健, 半田直史, 小林一三
  • Organizer: 第30回日本分子生物学会年会第80回日本生化学会大会合同大会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] 遺伝子の導入と維持の選択に、薬剤耐性遺伝子の代わりにDNA 修飾遺伝子を利用する (2007)
  • Author(s): 葛黎頴, 半田直史, 広瀬彩, 小林一三
  • Organizer: 第30回日本分子生物学会年会第80回日本生化学会大会合同大会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] Use of DNA modification gene as an alternative to antibiotic-resistance genes for selection of transfer and maintenance of foreign genes (2007)
  • Author(s): GE L, Handa N, Hirose A, Kobayashi I
  • Organizer: 第79回日本遺伝学会大会
  • Place of Presentation: 岡山
• [Presentation] 遺伝子の導入と維持の選択マーカーとして、薬剤の代わりに、DNA修飾遺伝子を使用する (2007)
  • Author(s): 葛黎頴, 半田直史, 広瀬彩, 小林一三
  • Organizer: 第4回21世紀大腸菌研究会
  • Place of Presentation: 静岡
• [Presentation] 変異型アンチキラー(メチル化酵素)によって増強された制限修飾系遺伝子による細胞死 (2007)
  • Author(s): 大野里奈、半田直史、渡部美紀、高橋規子、小林一三
  • Organizer: 第30回日本分子生物学会年会第80回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] 複数の制限修飾系の間でのDNAメチル化サイトの取り合いによって引き起こされる細胞死 (2007)
  • Author(s): Marat R Sadykov、半田直史、鶴剛史、小林一三
  • Organizer: 第30回日本分子生物学会年会第80回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] 複製フォークに対するI型制限酵素ecoR124Iの構造特異的活性 (2007)
  • Author(s): 石川健、半田直史、小林一三
  • Organizer: 第30回日本分子生物学会年会, 第80回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] 遺伝子の導入と維持の選択に、薬剤耐性遺伝子の代わりにDNA修飾遺伝子を利用する (2007)
  • Author(s): 葛黎頴、半田直史、広瀬彩、小林一三
  • Organizer: 第30回日本分子生物学会年会, 第80回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 横浜
• [Presentation] DNA複製フォークのI型制限酵素による切断
  • Author(s): 石川健, 半田直史, 小林一三
  • Organizer: 日本農芸化学会2009年度大会
  • Place of Presentation: 福岡
• [Book] DNA Double-strand Breaks and their Consequences in Bacteria、the Encyclopedia of Life Sciences (2009)
  • Author(s): I. Kobayashi, N. Handa.
  • Publisher: Nature Publishing Group, Macmillan Reference Limited, London (on-line publication)
• [Book] 生化学辞典 第4版 (2007)
  • Author(s): 小林一三, 半田直史, 組換え酵素 : 今堀和友, 山川民夫監修 大島泰郎, 鈴木紘一 脊山洋右 新井洋由 石浦章一 大隈良典 岸本健雄, 正木春彦, 山本一夫(編)
  • Total Pages: 380
  • Publisher: 東京化学同人
• [Book] 組換え酵素:今堀和友 山川民夫 監修 大島泰郎、鈴木紘一、脊山洋右、新井洋由、石浦章一、大隈良典、岸本健雄、正木春彦、山本一夫(編) 生化学辞典 第4版 (2007)
  • Author(s): 小林一三、半田直史
  • Total Pages: 380
  • Publisher: 東京化学同人
• [Remarks]
  • URL: http://www.ims.u-tokyo.ac.jp/ikobaya/index_ja.html
• [Remarks]
  • URL: http://www.ims.u-tokyo.ac.jp/ikobaya/index_ja.html
• [Remarks]
  • URL: http://www.ims.u-tokyo.ac.jp/ikobaya/index_ja.html