Molecular Characterization Of Roles Of SMC5/6 Complex In The Regulation Of Chromosomal Dynamics

Research Project

Project/Area Number	20J11803
Research Category	Grant-in-Aid for JSPS Fellows
Allocation Type	Single-year Grants
Section	国内
Review Section	Basic Section 50010:Tumor biology-related
Research Institution	Tokyo Medical and Dental University
Principal Investigator	草野善晴東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 特別研究員(DC2)
Project Period (FY)	2020-04-24 – 2022-03-31
Project Status	Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help	¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000) Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000) Fiscal Year 2020: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords	SMC5/6 / DNA複製 / 染色体不安定性 / Aneuploidy / TOP2A / supercoil / 悪性腫瘍 / ゲノム不安定性 / 染色体分裂 / 染色体構造異常
Outline of Research at the Start	悪性腫瘍の発症とその維持に強く影響を及ぼす染色体構造異常は、DNAの複製及び損傷修復過程で生じる染色体動態制御の破綻に起因する。進化の過程で高く保存されるSMCタンパクの１つであるSMC5/6複合体はDNA複製や損傷修復において重要な役割を担うものの、その機能は未だ謎のままである。本研究はSMC5/6の機能解明を基軸として、DNA複製及び損傷修復過程における染色体の動態制御を細胞・染色体レベル、ゲノムレベルで解明することを目的とする。最終的にはSMC5/6の機能破綻によってもたらされる染色体構造異常が悪性腫瘍の発生・維持にどのように関連しうるのかを明らかにする。
Outline of Annual Research Achievements	昨年度までの細胞生物学的実験を通して、本年度は、SMC5/6はDNA複製期にクロマチンに結合すること、複製開始前に迅速にSMC5/6を分解した場合には複製は遅延し染色体ブリッジを細胞分裂時に呈し、さらには多数の微小核形成を引き起こすことから、SMC5/6喪失は複製期の異常を解消できないまま染色体分裂を迎えた結果、分裂異常を通して悪性腫瘍などでみられる様々な染色体構造異常をもたらす原因となることを明らかとした。実際に核型を調べると染色体の構造と数において多様な核型異常が出現することが明らかとなった。複製中のSMC5/6喪失がいかに分裂期の染色体ブリッジを出現させるのかを調べるために、SMC5/6を分解した場合の複製の遅延パターンを詳しくみると、トポイソメラーゼ(TOP2A)機能喪失による複製遅延とパターンが酷似していたことから、SMC5/6はTOP2Aと協調して機能している可能性が示唆された。さらに、SMC5/6喪失状態での複製進行によって、TOP2Aの機能喪失によっても生じる超らせんDNA構造と、姉妹染色体どうしの絡まりが蓄積することが実験によって示唆された。特に負の超らせんDNA構造の蓄積が見られることから、SMC5/6はTOP2Aと協調して複製フォークの回転を制御しフォーク後方に生じる負の超らせんDNAと姉妹染色体の絡まりを制御することによってゲノム構造の安定化に寄与することが示唆された。
Research Progress Status	令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	令和3年度が最終年度であるため、記入しない。