| Project/Area Number |
19K12332
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 63020:Radiation influence-related
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| Research Institution | National Institutes for Quantum Science and Technology |
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Principal Investigator |
横田 裕一郎 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 放射線生物応用研究部, 主幹研究員 (30391288)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
坂本 綾子 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 放射線生物応用研究部, 上席研究員(定常) (00354960)
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| Project Period (FY) |
2019 – 2021
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| Project Status |
Discontinued (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2020: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
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| Keywords | ヒメツリガネゴケ / 放射線抵抗性 / DNA2本鎖切断 / パルスフィールドゲル電気泳動 / 相同組換え修復 / RAD51B / ゲノム編集 / CRISPR-CAS9 / CRISPR-Cas9 / 相同組換え |
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| Outline of Research at the Start |
DNA2本鎖切断(DSB)は、正確な修復が難しく、細胞死に繋がりやすいDNA損傷である。我々は、放射線に抵抗性を示すコケ植物の細胞が、高感受性を示す哺乳類の細胞より、多くのDSBに耐えられることを発見した。動植物に共通のDSB修復経路として、時間をかけて正確にDSBを修復する相同組換えと、不正確だが速やかに修復する非相同末端結合が存在する。哺乳類細胞はDSBの大半を後者で修復するが、コケ細胞では不明な点が多い。そこで本研究では、最新の遺伝子編集技術を用いてDSB修復に係る複数の遺伝子を壊して、放射線感受性とDSB修復活性の変化を調べる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
コケ植物の一種であるヒメツリガネゴケはガンマ線を200Gy照射しても生存率が低下せず、優れたゲノム維持機構を持つことが予想される。放射線照射によって生じるDNA2本鎖切断(DSB)は、DNA損傷の中でも正確な修復が難しく、生存率に最も寄与することが知られている。我々はヒメツリガネゴケの主要なDNA修復経路である相同組換え(HR)、非相同末端結合(c-NHEJ)、オルタナティブ末端結合(alt-EJ)に関わるRAD51B、LIG4、POLQ遺伝子に着目し、ゲノム編集技術でこれらのノックアウト(KO)株を作成した。得られたノックアウト株に対してガンマ線を照射し、パルスフィールド電気泳動法でDSB修復能力を計測した。その結果、rad51b、lig4およびpolq株では野生株と比べてDSB修復が同等に遅延すること、lig4およびpolq株では最終的に全てのDSBが修復されるが、rad51b株では約10%のDSBが修復されずに残存することを発見した。このことから、1)ヒメツリガネゴケにおいて生じたDSBはHR、C-NHEJとAlt-EJが同等の割合で修復すること、2)いずれかの経路が破綻してもDSBの9割は他の経路のバックアップで修復されるが、残りの1割はHRでないと修復できないこと、3)HRでしか修復できないDSBは複製フォークの崩壊等で生じたシングルエンドDSBの可能性があること、などが示唆された。
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