ヒト細胞の遺伝子のノツクアウトの高効率化への挑戦的研究

• Project/Area Number: 21657042
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Molecular biology
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 関 政幸 東北大学, 大学院・薬学研究科, 准教授 (70202140)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000); Fiscal Year 2010: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000); Fiscal Year 2009: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
• Keywords: クロマチン / ヒストン / 相同組換え / DNA修復 / CAF-1 / 出牙酵母 / アセチル化 / ヌクレオソーム / Swr1 / ヒストンバリアントH2A.Z / 出芽酵母

Research Abstract

真核細胞のDNAは、H2A-H2B二量体とひとつのヒストン(H3-H4)_2四量体からなるヒストン八量体に巻き付き、ヌクレオソーム構造をとる。ヌクレオソーム構造は相同組換え反応を含めた様々なDNA介在反応を負に制御している。従って、相同組換えを利用した遺伝子のノックアウトの高率化において、組換え反応時のヌクレオソームの制御機構を理解し、その原理をノックアウトの高率化に応用することは重要である。申請者は、昨年度の実績としてヒストンのアミノ酸を個々にアラニンに置換した酵母の点突然変異株ライブラリー439株の解析を行ない、相同組換えに欠損がありそうな90株のMMS感受性点変異株を同定していた(Genes Cells 14,1271-1330,2009)。この中から、MMS感受性を示す、H3-K56A変異株に焦点あてた。H3-K56はアセチル化(H3-K56-Ac)されることが知られていたが、本研究でH3-K56-Acに依存して、相同組換えの一種である姉妹染色分体間の組換え(SCR)が起ることをはじめて見いだした(GEnes Cells 15,945-958,2010)。興味深いことに、DNAヘリカーゼSgslの欠損あるいはヒストンシャペロンCAF-1の欠損により、それぞれSCRが野生株に比べて亢進することを見いだした。さらにCAF-1とSgslの同時欠損酵母細胞ではSCRが相乗的に頻発した。これは、ヒト細胞でCAF-1とSgslの相同遺伝子を同時に低下させることで、ヒト細胞に高効率のノックアウトを実現できる可能性を示したものといえる。

Research Products

• [Journal Article] Oncogenicity of L-type amino-acid transporter 1 (LAT1) revealed by targeted gene disruption in chicken DT40 cells: LAT1 is a promising molecular target for human cancer therapy. (2011)
  • Author(s): Ohkawa, M., Ohno, Y., Masuko, K., Takeuchi, A., Suda, K., Kubo, A., Kawahara, R., Okazaki, S., Tanaka, T.,Saya, H., Seki, M., Enomoto, T., Yagi, H., Hashimo Y., Masuko, T.
  • Journal Title: Biochem Biophys.Res.Commun. Volume: 406 Pages: 649-655
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The N-terminal region of RECQL4 lacking the helicase domain is both essential and sufficient for the viability of vertebrate cells. (2011)
  • Author(s): Abe, T., Yoshimura, A., Hosono, Y., Tada, S., Seki, M., Enomoto, T.
  • Journal Title: BiochinL Biophys.Acta Volume: 1813 Pages: 473-479
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Biphasic chromatin binding of histone chaperone FACT during eukaryotic chromatin DNA replication. (2011)
  • Author(s): Kundu, L.R., Seki, M..Watanabe, N., Murofushi, H., Furukohri, A., Waga, S., Score, A.J., Blow, J.J., Horikoshi, M., Enomoto, T., Tada, S.
  • Journal Title: Biochim.Biophys.Acta Volume: 印刷中
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] SOD1 is essential for the viability of DT40 cells and nuclear SOD1 functions as a guardian of genomic DNA. (2010)
  • Author(s): Inoue.E., Tano, K., Yoshii, H., Nakamura, J., Tada, S., Watanabe, M., Seki, M., Enomoto, T.
  • Journal Title: J.Nucleic Acid Volume: pii:795946
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Chromatin dynamics mediated by histone modifiers and histone rones in post-replicative recombination. (2010)
  • Author(s): Endo, H., Kawashima, S., Sato L., Lai, M.S., Enomoto, T., Seki, M., Horikoshi, M
  • Journal Title: Genes Cells Volume: 15 Pages: 945-958
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Deregulated Cdc6 inhibits DNA replication and suppresses Cdc7-mediated phosphorylation of Mcm2-7 complex. (2010)
  • Author(s): Kundu, L.R., Kumata, Y., Kakusho, N., Watanabe, S., Furukohri, A., Waga, S., Seki, M., Masai, H., Enomoto, T..Tada S.
  • Journal Title: Nucleic Acids Res. Volume: 38 Pages: 5409-5418
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Global analysis of mutual interaction surfaces of nucleosomes with comprehensive point mutants (2009)
  • Author(s): Sakamoto, M., Noguchi, S., Kawashima, S., Okada, Y., Enomoto, T., Seki, M., Horikoshi, M.
  • Journal Title: Genes Cells 14 Pages: 1271-1330
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Physical and functional interaction between WRNIP1 and RAD18. (2009)
  • Author(s): Yoshimura, A., Seki, M., Kanamori, M., Tateishi, S., Tsurimoto, T., Tada, S., Enomoto, T.
  • Journal Title: Genes Genet.System 84 Pages: 171-178
  • NAID: 10024791852
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Accumulation of sumoylated Rad52 in checkpoint mutants perturbed in DNA replication. (2009)
  • Author(s): Ohuchi, T., Seki, M., Kugou, K., Tada, S., Ohta, K., Enomoto, T.
  • Journal Title: DNA Repair 8 Pages: 690-696
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Generation and characterization of cells that can be conditionally depleted of mitochondrial SOD2. (2009)
  • Author(s): Takada, S., Inoue, E., Tano, K., Yoshii, H., Abe, T., Yoshimura, A., Akita, M., Tada, S., Watanabe, M., Seki, M., Enomoto, T.
  • Journal Title: Biochem.Biophys.Res.Commun. 379 Pages: 233-238
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Repression of nascent strand elongation by deregulated Cdtl during DNA replication in Xenopus egg extracts. (2009)
  • Author(s): Tsuyama, T., Watanabe, S., Aoki, A., Cho, Y., Seki, M., Enomoto, T., Tada, S.
  • Journal Title: Mol.Biol.Cell 20 Pages: 937-947
  • Peer Reviewed
• [Presentation] The nucleosome entry site regulates H3-K36me3 through the association of RNA polymerase I1 and Set2 on chromatin (2010)
  • Author(s): Hirohito Endo, Satoshi Kawashima.Tomonori Mitsuki, Takemi Enornoto, Masayuki Seki, Masami Horikoshi
  • Organizer: BMB2010(第33回分子生物会年会;第83回生化学会大会)
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
  • Year and Date: 2010-12-09
• [Presentation] Mechanistic models on eukaryotic gene regulation (2010)
  • Author(s): Yohei Hayashi, Lui Sato, Satoshi Kawashima, Yusuke Akai, Naruhiko Adachi, Ryo Natsume, Toshiya Senda, Masami Horikoshi
  • Organizer: BMB2010(第33回分子生物会年会;第83回生化学会大会)
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
  • Year and Date: 2010-12-09
• [Presentation] In vivo analysis of histone variant exchange with H"B-H2A and H"B-Htz]fusion proteins (2010)
  • Author(s): Yu Nakabayashi, Lui Sato, Satoshi Kawashima, Gaku Ueno, Masayuki Seki, Masami Horikoshi
  • Organizer: BMB2010(第33回分子生物会年会;第83回生化学会大会)
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
  • Year and Date: 2010-12-09
• [Presentation] The N-terminal region of RECQL4 lacking the helicase domain in both essential and sufficient for the viability of vertebrate cells. (2010)
  • Author(s): 吉村明、阿部拓也、多田周右、関政幸、榎本武美
  • Organizer: BMB2010(第33回分子生物会年会;第83回生化学会大会)
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
  • Year and Date: 2010-12-08
• [Presentation] SOD1枯渇細胞とPRDX1枯渇細胞の抗酸化剤に対する挙動の違い (2010)
  • Author(s): 樋口優人、井上絵里、田野恵三、吉村明、渡邉正巳、榎本武美、関政幸
  • Organizer: BMB2010(第33回分子生物会年会;第83回生化学会大会)
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
  • Year and Date: 2010-12-08
• [Presentation] Biphasic chromatin binding of histone chaperone FACT during eukaryotic chromatin DNA replication (2010)
  • Author(s): Lena R.Kundu, Masavuki Seki, Nanae Watanabe, Hiromu Murofushi, Asako Furukohri, Shou Waga, Alan J.Score, Julian J.Blow, Masami Horikoshi, Takemi Enomoto, Shusuke Tada
  • Organizer: BMB2010(第33回分子生物会年会;第83回生化学会大会)
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイラシド
  • Year and Date: 2010-12-07
• [Presentation] DNAヘリカーゼRECQL5のDNA組換え、修復における機能の解析 (2010)
  • Author(s): 細野嘉史、阿部拓也、石合正道、多田周右、武田俊一、高田穣、関政幸、榎本武美
  • Organizer: BMB2010(第33回分子生物会年会;第83回生化学会大会)
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
  • Year and Date: 2010-12-07
• [Presentation] ヒストンから迫るDNA介在反応制御機構 (2010)
  • Author(s): 関政幸
  • Organizer: BMB2010(第33回分子生物会年会;第83回生化学会大会)
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
  • Year and Date: 2010-12-07
• [Presentation] Analysis of novel histone chaperone Cdc45 interacting with histone H3-H4 (2010)
  • Author(s): Tatsuya Ohsumi, Takanori Hirano, Satoshi Kawashima, Gaku Ueno, Hiriki Kurihara, Takemi Enomoto, Masami Horikoshi, Masayuki Seki
  • Organizer: BMB2010(第33回分子生物会年会;第83回生化学会大会)
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
  • Year and Date: 2010-12-07
• [Presentation] ヒストンシャペロンFACTは複製フォークの進行を促す (2010)
  • Author(s): 江戸崇人、阿部拓也、細野嘉史、多田周右、堀越正美、榎本武美、関政幸
  • Organizer: 第49回日本薬学会東北支部大会
  • Place of Presentation: 奥羽大学薬学部
  • Year and Date: 2010-10-24
• [Presentation] Acetylation of histone H3-K56 regulates homologous recombination (2009)
  • Author(s): 遠藤博人、関政幸、川嶋聡、佐藤塁、榎本武美、堀越正美
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(横浜)
  • Year and Date: 2009-12-11
• [Presentation] A mutant protein of histone chaperone CIA/Asf1 defective in disrupting histone(H3-H4)_2 tetramer accelerates rate of DNA replication (2009)
  • Author(s): 大隅達也、石川勝幸、多田周右、夏目亮、Lena R.Kundu、野崎直仁、千田俊哉、榎本武美、堀越正美、関政幸
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(横浜)
  • Year and Date: 2009-12-11
• [Presentation] Analysis of DNA replication repression by excess Cdt1 (2009)
  • Author(s): 牛田磨理、津山崇、渡辺沙里、青木彩子、関政幸、榎本武美、多田周右
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(横浜)
  • Year and Date: 2009-12-10
• [Presentation] Nuclear superoxide may trigger spontaneous sister chromatid exchanges(招待講演) (2009)
  • Author(s): Eri Inoue, Keizo Tano, Hanako Yoshii, Syunya Takada, Akari Yoshimura, Nawata Hisakatsu, Jun Nakamura, 多田周右, Masami Watanabe, 関政幸, 榎本武美
  • Organizer: 第32回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(横浜)
  • Year and Date: 2009-12-09
• [Presentation] 親鎖ヌクレオソーム中のヒストン成分の娘鎖への分配機構解明に向けて(招待講演) (2009)
  • Author(s): 石川勝幸、大隅達也、阿部拓也、夏目亮、多田周右、千田俊哉、榎本武美、堀越正美、関政幸
  • Organizer: 第48回日本薬学会東北支部大会
  • Place of Presentation: ポートアイランド(神戸)
  • Year and Date: 2009-10-23
• [Presentation] DNA複製に必須なCdc45の新規機能の解析 (2009)
  • Author(s): 大隅達也、石川勝幸、多田周右、榎本武美、堀越正美、関政幸
  • Organizer: 第48回日本薬学会東北支部大会
  • Place of Presentation: 東北薬科大学(仙台)
  • Year and Date: 2009-10-18
• [Presentation] 染色体分配におけるヒストンの機能的役割とクロマチン制御機構の解析 (2009)
  • Author(s): 川嶋聡、佐野徳彦、松原和子、榎本武美、田中耕三、関政幸、堀越正美
  • Organizer: 第6回 東北大学バイオサイエンスシンポジウム
  • Place of Presentation: 仙台国際センター(仙台)
  • Year and Date: 2009-06-16