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Mechanistic studies of double-strand break repair at repeated sequences in the genome

Research Project

Project/Area Number 19K12328
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 63020:Radiation influence-related
Research InstitutionMeisei University

Principal Investigator

Kagawa Wataru  明星大学, 理工学部, 教授 (70415123)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
KeywordsDNA二重鎖切断修復 / DNA修復経路 / single-strand annealing / 反復配列 / ミスマッチ塩基対 / DNAアニーリング反応 / RAD52 / 二重鎖切断修復 / DNA二重鎖切断 / 相同組換え修復 / ミスマッチ
Outline of Research at the Start

DNA修復はゲノムに変異が生じる危険性を伴う。DNA二重鎖切断を修復する経路はいずれも細胞にとって致死的なゲノムの再編成が起こる可能性があり、細胞の生存のためには、適切な二重鎖切断修復経路の選択が重要である。本研究では、二重鎖切断を修復する複数の相同組換え修復経路がどのように使い分けられているかを明らかにするために、経路選択の初期の段階で起こると考えられるsingle-strand annealing(SSA)の分子機構を明らかにする。本研究によって、これまで解析することが困難であったSSAの解析手法の確立や、不適切なDNA修復によって発症・進行するがんに対する創薬研究が進むことが期待される。

Outline of Final Research Achievements

DNA double-strand break is the most lethal form of DNA damage, and cells have multiple mechanisms to repair it. In the present study, we focused on the molecular mechanism of single-strand annealing (SSA), which repairs double-strand breaks that occur within repetitive sequences of the genome. Using a GFP reporter assay and a biochemical assay, we examined whether mismatch base pairs and altered RAD52 expression levels have an effect on the efficiencies of SSA and DNA annealing. We found that over-expression of RAD52 leads to inaccurate SSA. Furthermore, we found that inaccurate DNA annealing reaction was suppressed in the presence of RPA.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

RAD52はがん細胞において過剰発現し,がんの発症と進行に関わっていることが指摘されている。抗がん剤の開発を目的としたRAD52の阻害剤の探索は世界的に行われているが,RAD52の分子レベルでの機能は未だ不明な点が多い。本研究で明らかにしたRAD52による不正確なDNAアニーリング反応は,がん細胞におけるゲノム不安定性と関係している可能性が考えられ,このメカニズムの理解は学術的に意義があるだけでなく,がん治療開発の観点からも意義深い。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2021 2020 2019

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 4 results) Presentation (11 results)

  • [Journal Article] Structural basis for DNA sequence recognition by pioneer factors in nucleosomes.2021

    • Author(s)
      Kagawa W, Kurumizaka H.
    • Journal Title

      Current Opinion in Structural Biology

      Volume: 71 Pages: 59-64

    • DOI

      10.1016/j.sbi.2021.05.011

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Human SIRT2 and SIRT3 deacetylases function in DNA homologous recombinational repair2021

    • Author(s)
      Yasuda Takeshi、Takizawa Kazuya、Ui Ayako、Hama Michio、Kagawa Wataru、Sugasawa Kaoru、Tajima Katsushi
    • Journal Title

      Genes to Cells

      Volume: 26 Issue: 5 Pages: 328-335

    • DOI

      10.1111/gtc.12842

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] DNA replication machinery prevents Rad52-dependent single-strand annealing that leads to gross chromosomal rearrangements at centromeres2020

    • Author(s)
      Onaka Atsushi T.、Su Jie、Katahira Yasuhiro、Tang Crystal、Zafar Faria、Aoki Keita、Kagawa Wataru、Niki Hironori、Iwasaki Hiroshi、Nakagawa Takuro
    • Journal Title

      Communications Biology

      Volume: 3 Issue: 1 Pages: 202-202

    • DOI

      10.1038/s42003-020-0934-0

    • NAID

      120007117441

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Improved Methods for Preparing the Telomere Tethering Complex Bqt1-Bqt2 for Structural Studies2020

    • Author(s)
      Yuzurihara H, Aizawa Y, Saotome M, Ichikawa Y, Yokoyama H, Chikashige Y, Haraguchi T, Hiraoka Y, Kurumizaka H, Kagawa W
    • Journal Title

      Protein J

      Volume: - Issue: 2 Pages: 174-181

    • DOI

      10.1007/s10930-020-09887-z

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] ヒトRAD52による液-液相分離2021

    • Author(s)
      鴨井一輝,香川亘
    • Organizer
      第44回日本分子生物学会
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      五月女美香,中島菜花子,相澤由有希,木下千明,安田武嗣,香川亘
    • Organizer
      第44回日本分子生物学会
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      2021 Annual Research Report
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      土屋怜平,五月女美香,木下千明,鴨井一輝,荻野駿,香川亘
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      第44回日本分子生物学会
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      2021 Annual Research Report
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      木下千明,滝沢由政,五月女美香,荻野駿,胡桃坂仁志,香川亘
    • Organizer
      第44回日本分子生物学会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] RAD52タンパク質による液滴形成2021

    • Author(s)
      鴨井一輝,土屋怜平,香川亘
    • Organizer
      第39回染色体ワークショップ・第20回核ダイナミクス研究会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] RNA-DNA鎖交換触媒反応におけるRAD52 C末端側領域の役割2021

    • Author(s)
      土屋怜平,五月女美香,木下千明,鴨井一輝,荻野駿,香川亘
    • Organizer
      第39回染色体ワークショップ・第20回核ダイナミクス研究会
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      荻野 駿、 五月女 美香、香川 亘
    • Organizer
      第43回日本分子生物学会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] RAD52が触媒するRNAに依存したDNA修復の生化学的解析2020

    • Author(s)
      土屋 怜平、 五月女 美香、荻野 駿、鴨井 一輝、香川 亘
    • Organizer
      第43回日本分子生物学会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] ヒトRAD52のD-loop形成活性2020

    • Author(s)
      鴨井 一輝、 五月女 美香、香川 亘
    • Organizer
      第43回日本分子生物学会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] RAD52が触媒するアニーリング反応において許容されるミス マッチ塩基対の形成2019

    • Author(s)
      五月女美香, 相澤由有希, 香川亘
    • Organizer
      第92回 日本生化学会大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] DNA修復タンパク質RAD52のクライオ電子顕微鏡解析2019

    • Author(s)
      荻野駿, 五月女美香, 鴨井一輝, 滝沢由政, 胡桃坂仁志, 香川亘
    • Organizer
      第92回 日本生化学会大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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