細胞周期とDNA傷害修復のコーディネート機構の解析

• Project/Area Number: 20058020
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 篠原 美紀 Osaka University, 蛋白質研究所, 准教授 (80335687)
• Project Period (FY): 2008 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥6,000,000 (Direct Cost: ¥6,000,000); Fiscal Year 2009: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000); Fiscal Year 2008: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000)
• Keywords: 細胞周期制御 / DNA傷害修復 / DNAリガーゼ / リン酸化

Research Abstract

DNA二重鎖切断(DSB)は両鎖の遺伝情報を同時に失うことから最も重篤なDNA損傷だと考えられている。その傷を修復する手段は主に2つある。一つは、相同組換え(HR)でもう一つは、非相同末端結合(NHEJ)である。相同組換えは同じ遺伝情報をもつ姉妹染色体をコピーする反応であることからエラーフリーの修復システムであるが、損傷末端をエキソヌクレアーゼによって、1Kbにもわたって単鎖化する必要がある。一方のNHEJは末端をDNAリガーゼによって再結合させろ単純な修復糸であるか末端部分の遺伝情報が一部失われる危険がある。今年度の解析によって、HRを主な修復系とするS/G2期において、NHEJ因子Lif1タソパク質がDSB末端において単鎖DNA形成を制御しており、その制御にCDK1の活性が重要な機能を果たすことを出芽酵母の部位特異的DSBの系を用いて明らかにした。また、LDKによるリン酸化を受けないLif1変異株においてはDSB末端の単鎖化を伴うNHEJ活性が特異的に低下していることを明らかにした。これらの我々の知見はG1期の修復においてのみ重要とされて来たNHEJのS/G2期での新しい機能の可能性とDNA傷害修復の新しい制御メカニズムを提唱するものである。HRが主たる修復経路となるS/G2期で、末端単鎖化を伴う形でのマイクロホモロジーを用いたNHEJがHRのバックアップジステムとして存在する可能性を示唆しており、その制御にCDK1によるリン酸化がかかわり細胞周期による制御を可能にしていると考えられる。

Research Products

• [Journal Article] 減数分裂期組換え制御の分子メカニズム (2009)
  • Author(s): 篠原美紀
  • Journal Title: 蛋白質核酸酵素 54 Pages: 466-471
• [Journal Article] FHA domain of yeast Xrs2, a homolog of human Nbs1, promotes non-homologous end joining through the interaction with a Ligase-IV partner protein, Lif1 (2008)
  • Author(s): Matsuzaki, K
  • Journal Title: Genetics 179 Pages: 213-215
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Rapid telomere movement in meiotic prophase is promoted by NDJ1, MPS3 and CSM4 amd is modurated by recombination (2008)
  • Author(s): Conrad, M
  • Journal Title: Cell 133 Pages: 1175-1187
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Csm4-dependent telomere movement on nuclear envelope promotes meiotic recombination (2008)
  • Author(s): Kosaka, H
  • Journal Title: PLoS Genet 4 Pages: 1000196-1000196
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] タンパク質リン酸化を介したDNA二重鎖切断制御の分子メカニズム (2008)
  • Author(s): 篠原美紀
  • Journal Title: 生化学 80 Pages: 1029-1033
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Cyclin-dependent Kinase (CDK) Regulates the NHEJ Activity during S-G2 Phase in Budding Yeast (2009)
  • Author(s): 篠原美紀
  • Organizer: Switzerland-Japan Joint meeting on the Molecular Mechanisms Regulating Chromosome Dynamics and Genome Stability
  • Place of Presentation: Villars-sur-Ollon, Switzerland
• [Presentation] Molecular function of ZMM & 9-1-1 complex in meiotic crossover formation (2009)
  • Author(s): 篠原美紀
  • Organizer: EMBO Conference series on MEIOSIS
  • Place of Presentation: L'Isle sur la Sorgue, France
• [Presentation] パキテンチェックポイントにおけるヒストン修飾の機能 (2009)
  • Author(s): 篠原美紀
  • Organizer: 特定領域研究「生殖系列の世代サイクルとエピゲノムネットワーク」第2回 公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京 品川 コクヨホール
• [Presentation] Molecular function of ZMM and 9-1-1 in meiotic crossover formation DNA損傷応答因子9-1-1とZMM因子の減数分裂期組換えにおける分子機能 (2009)
  • Author(s): 篠原美紀
  • Organizer: 日本分子生物学会 第32回年会
  • Place of Presentation: 横浜 パシフィコ横浜
• [Presentation] CDKによる非相同末端結合の新規メカニズムの解析 (2009)
  • Author(s): 松嵜健一郎
  • Organizer: 日本遺伝学会第81回大会
  • Place of Presentation: 信州大学
• [Presentation] Analysis of a novel regulatory mechanism of NHEJ by CDK (2009)
  • Author(s): 松嵜健一郎
  • Organizer: Keystone Synposia Telomere Biology and DNA repair
  • Place of Presentation: RACV Royal Pines Resort, Queensland, Australia
• [Presentation] CDKによる非相同末端結合新規メカニズムの解析 (2009)
  • Author(s): 松嵜健一郎
  • Organizer: 2009年度 複製・組換え・修復ワ-クショップ
  • Place of Presentation: 琵琶湖カンファレンスセンター 大津
• [Presentation] Analysis of a novel regulatory mechanism of NHEJ by CDK (2009)
  • Author(s): 松嵜健一郎
  • Organizer: 日本分子生物学会 第32回年会
  • Place of Presentation: 横浜 パシフィコ横浜
• [Presentation] FHA domain of yeast Xrs2 promotes non-homologous end joining through the interaction with a Ligase-IV nartner nrotein Lif1 (2008)
  • Author(s): Shinohara M
  • Organizer: EMBO Workshop
  • Place of Presentation: II Ciocco, Italy
• [Presentation] Crossover Assurance and Crossover Interference are Distinctly Regulated by the MAM/STC Prnteinc rinrinv Meincic (2008)
  • Author(s): Shinohara M
  • Organizer: Genetics-Understanding Living Systems XX International Congress of Genetics
  • Place of Presentation: Berlin, Germany
• [Presentation] 減数分裂期交叉型組換えの制御機構の解明 (2008)
  • Author(s): 篠原美紀
  • Organizer: 酵母遺伝学フォーラム
  • Place of Presentation: 北海道大学
• [Presentation] Molecular functions of ZMM/SIC complex during meiosis in Saccharomyces cerevisiae (2008)
  • Author(s): Shinohara M
  • Organizer: 3R Symposium
  • Place of Presentation: つま恋
• [Presentation] 非相同末端結合における酵母Xrs2の機能と細胞周期による制御 (2008)
  • Author(s): 篠原美紀
  • Organizer: 日本放射線影響学会
  • Place of Presentation: 北九州国際会議場
• [Presentation] Molecular mechanism of regulation in meiotic crossover formation (2008)
  • Author(s): 篠原美紀
  • Organizer: 日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場
• [Presentation] 減数分裂期組換えにおけるATM/ATRキナーゼの機能 (2008)
  • Author(s): 篠原美紀
  • Organizer: 染色体ワークショップ
  • Place of Presentation: ウエルサンピア姫路
• [Remarks]
  • URL: http://www.protein.osaka-u.ac.jp/