| Project/Area Number |
21K15021
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 43010:Molecular biology-related
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| Research Institution | National Institute of Genetics |
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Principal Investigator |
斎藤 裕一朗 国立遺伝学研究所, 遺伝メカニズム研究系, 特任研究員 (90836230)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Discontinued (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 複製ストレス / 非典型複製 / タンパク質分解 / 組換え / R-loop / ゲノム不安定性 / 相同組換え / ゲノム編集 |
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| Outline of Research at the Start |
がん原遺伝子の過剰発現などで誘発される組換えDNA複製は、ゲノム不安定化を引き起こし、細胞がん化の原因となる。しかし、その頻度の低さゆえ通常型複製に埋もれてしまい、解析が進んでこなかった。本申請課題は、オーキシンデグロン法により通常型が起きない状態を作ることで、組換えDNA複製の制御機構を明らかにし、組換えDNA複製の過剰な活性化が引き起こす細胞がん化のメカニズム解明を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
DNA複製は、MCM2-7ヘリカーゼ、DNAポリメラーゼ、および制御因子等が複製開始点に呼び込まれることで開始する。ゲノムの安定な継承には、ゲノム全体が正確に複製される必要があるが、DNA複製は、ゲノム上に存在する様々な障害（DNA鎖架橋や転写装置との衝突など）の影響を受けて停止する。細胞は、停止した複製フォークの再開、開始点以外からの複製開始により、障害を乗り越えてゲノムを保持している（これらを非典型複製と呼ぶ）。非典型複製経路の制御異常は、ゲノム恒常性の破綻を引き起こし、細胞がん化の要因となるため、非典型複製経路の制御メカニズムを解明することは、細胞がん化を理解する上で重要である。
これまでに、オリジナルのAID法の改良（AID2法）に成功し、その方法論をまとめて論文を報告した。また、MCMタンパク質の一つであるMCMBPの機能解析を行なった。MCMBPを欠損するとMCM2-7ヘリカーゼの六量体形成が阻害され、複製障害が生じることを明らかにした。つまり、MCM2-7六量体の量が減少すると、DNA複製が阻害されることが示された。さらにAID2法によりMCM2タンパク質を分解し、MCM2-7六量体を除去することで、非典型複製だけが機能する状況を人為的に作り出し、その機能を解析した。その結果、通常の複製とは全く異なる性質のDNA複製がゲノム全体で生じることを見出した。また、この複製においてMCM8-9ヘリカーゼ、PIF1ヘリカーゼが独立に機能することを明らかにした。興味深いことに、MCM8-9ヘリカーゼが機能しない場合においてのみ、PIF1ヘリカーゼによる複製が活性化し、ゲノム不安定化が引き起こされた。MCM8-9とPIF1の関係性は大腸癌患者のゲノム不安定性を説明し得ることから、非典型複製は細胞がん化を引き起こす重要なメカニズムの一つである可能性が示された。
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