ゲノムアダプテーションにおける損傷乗り越えＤＮＡ複製の役割

• Project Area: Systematic study of chromosome adaptation
• Project/Area Number: 23125507
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 益谷 央豪 名古屋大学, 環境医学研究所, 教授 (40241252)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥23,400,000 (Direct Cost: ¥18,000,000、Indirect Cost: ¥5,400,000); Fiscal Year 2012: ¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000); Fiscal Year 2011: ¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000)
• Keywords: DNA損傷 / DNA修復 / DNA複製 / 損傷乗り越え複製 / タンパク質間相互作用 / DNA損傷トレランス / DNAポリメラーゼ

Outline of Annual Research Achievements

損傷乗り越え複製において中心的な役割を担うPolhのゲノムアダプテーションにおける役割について検討した。特に、ゲノムの変化をもたらす主要な要因のひとつである酸化ストレスに対する応答を検討した。Polhの活性化には、PCNAのモノユビキチン化が重要な役割を担うが、酸化ストレスに応答して、ヒト細胞内でPCNAのモノユビキチン化が亢進された。酸化ストレスに対する応答は、損傷後のキネティクスにおいて、紫外線応答とは明らかに異なることを見出した。これらの成果から、DNA損傷の種類等に応じた損傷トレランス制御機構の存在が示唆された。さらに、PCNAのユビキチン化について、詳細な生化学的解析を行った結果、RAD5のヒトホモログであるHLTFは、E2上にポリユビキチン鎖を形成する酵素であり、モノユビキチン化とポリユビキチン化を問わず、PCNAにユビキチンを付加する酵素はRAD18であることを明らかにした。この成果により、モノユビキチン化により制御される損傷乗り越え複製とポリユビキチン化により制御されるテンプレートスイッチは、独立に制御され得るものであることが強く示唆された。さらに、細胞レベルでの解析により、PolhはRAD18によるPCNAのユビキチン化を促進することを見出した。そこで、ヒト細胞内におけるPolh-RAD18相互作用について詳細な解析を行い、PolhとRAD18が、従来報告されているよりもより複雑な相互作用をしていると考えられる結果を得て、相互作用領域の同定を進めた。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] En bloc transfer of polyubiquitin chains to PCNA in vitro is mediated by two different human E2-E3 pairs. (2012)
  • Author(s): Masuda Y., et al.
  • Journal Title: Nucleic Acids Research Volume: 40 Pages: 10394-10407
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Human DNA polymerase η and its regulatory mechanisms. (2012)
  • Author(s): Masutani C.
  • Journal Title: Genes and Environment Volume: 34 Pages: 63-69
  • NAID: 10030311408
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Molecular Chaperone Hsp90 Regulates REV1-Mediated Mutagenesis (2011)
  • Author(s): Pozo F.M., et al
  • Journal Title: Molecular and Cellular Biology Volume: 31 Pages: 3396-3409
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] NBS1 recruits RAD18 via a RAD6-like domain and regulates Polη-dependent translesion DNA synthesis (2011)
  • Author(s): Yanagihara H., et al
  • Journal Title: Molecular Cell Volume: 43 Pages: 788-797
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ヒト細胞におけるモノユビキチン化PCNAによるDNA損傷トレランス制御機構 (2013)
  • Author(s): 金尾梨絵、他
  • Organizer: 日本薬学会第133回年会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2013-03-27
• [Presentation] PCNAの翻訳後修飾によるDNA損傷トレランス制御機構の解析 (2012)
  • Author(s): 金尾梨絵、他
  • Organizer: 35回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2012-12-11
• [Presentation] 複製後修復におけるクロマチン構造の解析 (2012)
  • Author(s): 新美敦子、他
  • Organizer: 35回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2012-12-11
• [Presentation] 酸化ストレスによって誘導されるPCNAのユビキチン化の制御機構と生理的意義 (2012)
  • Author(s): 柏葉脩一郎、他
  • Organizer: 35回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2012-12-11
• [Presentation] Y-familiy DNAポリメラーゼは、発がんシグナルが誘導するDNA再複製に関与する (2012)
  • Author(s): 関本隆志、他
  • Organizer: 35回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2012-12-11
• [Presentation] ヒトPCNAのポリユビキチン化の新規分子機構 (2012)
  • Author(s): 増田雄司、他
  • Organizer: 35回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2012-12-11
• [Presentation] En bloc transfer of poly-ubiquitin chains to PCNA in vitro, implication in regulation of post-replication repair pathway. (2012)
  • Author(s): Masuda Y., et al.
  • Organizer: 28th RBC-NIRS International Symposium
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2012-11-29
• [Presentation] Regulation of DNA damage tolerance by PCNA post-translational modifications in human cells. (2012)
  • Author(s): Kanao R., et al.
  • Organizer: The 8th 3R Symposium
  • Place of Presentation: 淡路
  • Year and Date: 2012-11-25
• [Presentation] The regulatory mechanism of PCNA monoubiquitination induced by oxidative stress is different from that induced by UV irradiation. (2012)
  • Author(s): Kashiwaba S., et al.
  • Organizer: The 8th 3R Symposium
  • Place of Presentation: 淡路
  • Year and Date: 2012-11-25
• [Presentation] En bloc transfer of poly-ubiquitin chains to PCNA in vitro is mediated by two different human E2-E3 pairs. (2012)
  • Author(s): Masuda Y., et al.
  • Organizer: The 8th 3R Symposium
  • Place of Presentation: 淡路
  • Year and Date: 2012-11-25
• [Presentation] A role of chromatin remodellers in replication of damaged DNA. (2012)
  • Author(s): Niimi A., et al.
  • Organizer: The 8th 3R Symposium
  • Place of Presentation: 淡路
  • Year and Date: 2012-11-25
• [Presentation] PCNAのユビキチン化の新規分子機構 (2012)
  • Author(s): 増田雄司、益谷央豪
  • Organizer: 日本遺伝学会第84回大会
  • Place of Presentation: 福岡
  • Year and Date: 2012-09-24
  • Invited
• [Presentation] ヒトPCNAのユビキチン化酵素RAD6-RAD18複合体の構造と機能 (2012)
  • Author(s): 増田雄司、他
  • Organizer: 放射線影響学会第55回大会
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2012-09-06
• [Presentation] Analysis of mono-ubiquitylation of PCNA in human cells. (2012)
  • Author(s): Masutani C.
  • Organizer: US-Japan DNA repair meeting
  • Place of Presentation: Leesburg, USA
  • Year and Date: 2012-04-11
  • Invited
• [Presentation] Mechanisms and physiological relevance of mono-ubiquitylation of PCNA in human cells (2011)
  • Author(s): Masutani C., et al
  • Organizer: 第34回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • Year and Date: 2011-12-15
• [Presentation] ヒト細胞内のPCNAの翻訳後修飾によるDNA損傷トレランス制御機構 (2011)
  • Author(s): 金尾梨絵, 他
  • Organizer: 第34回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • Year and Date: 2011-12-15
• [Presentation] Y-family DNAポリメラーゼによる損傷乗り越えDNA合成は、cyclin E過剰発現によるDNA複製ストレス応答に関与する (2011)
  • Author(s): 関本隆志, 他
  • Organizer: 第34回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • Year and Date: 2011-12-15
• [Presentation] Analysis of mechanisms and biological significance of oxidative streee-induced PCNA ubiquitination (2011)
  • Author(s): 柏葉脩一郎, 他
  • Organizer: 第34回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • Year and Date: 2011-12-15
• [Presentation] Analysis of physiological relevance of PCNA mono-ubiquitination in human cells (2011)
  • Author(s): Masutani C., et al
  • Organizer: 27^<th> RBC-NIRS International symposium
  • Place of Presentation: コープイン京都(京都府)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-12-09
• [Presentation] Molecular chaperone hsp90 regulates REV1-mediated mutagenesis (2011)
  • Author(s): Pozo F.M., et al
  • Organizer: 第70回日本癌学会学術総会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場(愛知県)
  • Year and Date: 2011-10-05
• [Presentation] Regulation of translesion DNA synthesis by post translational modifications of PCNA at lysine-164 in human cells (2011)
  • Author(s): Kanao R., et al
  • Organizer: 第70回日本癌学会学術総会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場(愛知県)
  • Year and Date: 2011-10-05
• [Presentation] XPV責任遺伝子産物Pol etaを制御するメカニズム (2011)
  • Author(s): 益谷央豪
  • Organizer: 平成23年度日本環境変異原学会公開シンポジウム
  • Place of Presentation: 慶應義塾大(東京都)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-05-28
• [Remarks]
  • URL: http://www.riem.nagoya-u.ac.jp/genome.html
• [Remarks]
  • URL: http://www.riem.nagoya-u.ac.jp/4/genome/home.html
• [Remarks]
  • URL: http://www.riem.nagoya-u.ac.jp/3_organ.html