染色体ストレス応答におけるクロマチンリモデリング制御の分子メカニズム

• Project Area: Coupling of replication, repair and transcription, and their common mechanism of chromatin remodeling
• Project/Area Number: 25131706
• 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: Kyoto University
• Principal Investigator: 石合 正道 京都大学, 放射線生物研究センター, 准教授 (90298844)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥11,960,000 (Direct Cost: ¥9,200,000、Indirect Cost: ¥2,760,000); Fiscal Year 2014: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000); Fiscal Year 2013: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
• Keywords: クロマチン / DNA修復 / DNA損傷応答 / ファンコニ貧血 / 癌 / 環境 / FANCD2

Outline of Annual Research Achievements

我々が研究してきた遺伝病「ファンコニ貧血（FA）」の原因遺伝子群の構成するFA経路は、DNAクロスリンク（ICL）修復と染色体ストレス応答に必須の役割を果たし、発がんや幹細胞不全などの重篤な疾患状態の原因となるため、医学・生物学的に重要な研究課題である。
FA経路の中心分子FANCD2のDNA損傷応答、DNA修復機能はクロマチン上で発揮されることが判名しているが、我々の報告したFANCD2のヒストンシャペロン活性は、クロマチン上に存在するFANCD2の新規機能である。我々は、FANCD2のヒストンシャペロン活性がICL修復能に重要であることを明らかにしたが、その分子メカニズムは不明である。
クロマチン上のFANCD2にリクルートされるFA下流分子として、SLX4, FAN1, CtIPなどのヌクレアーゼが知られている。Fancd2欠損DT40細胞に野生型FANCD2、あるいはFANCD2ヒストンシャペロン変異体を再発現させた細胞を構築し、続いて、GFPタグ付きの下流分子を導入した細胞を構築した。GFP-SLX4, GFP-FAN1, GFP-CtIPのフォーカス形成は、野生型およびFANCD2ヒストンシャペロン変異体発現細胞で、大きな違いは観察できなかった。一方、野生型DT40細胞とFANCD2ヒストンシャペロン変異細胞で、OVA遺伝子座におけるターゲットインテグレーション頻度を測定したところ、FANCD2ヒストンシャペロン変異細胞は野生型細胞に比べ、効率が1/7に減少していた。
以上の結果より、FANCD2ヒストンシャペロン活性の作用点は、FANCD2への下流ヌクレアーゼのリクルートよりも下流で、ターゲットインテグレーションに関与する反応の上流であることが示唆された。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Forced expression of FLO11 confers pellicle-forming ability and furfural tolerance on Saccharomyces cerevisiae in ethanol production (2014)
  • Author(s): Youji Nakagawa, Toru Hasebe, Miyuki Ishiai, Hideki Yamamura, Yuzuru Iimura and Masayuki Hayakawa
  • Journal Title: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry Volume: 78 Issue: 4 Pages: 714-717
  • DOI: 10.1080/09168451.2014.895660
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The Trp53-Trp53inp1-Tnfrsf10b Pathway Regulates the Radiation Response of Mouse Spermatogonial Stem Cells. (2014)
  • Author(s): Kei Ishii, Masamichi Ishiai, Hiroko Morimoto, Mito Kanatsu-Shinohara, Ohtsura Niwa, Minoru Takata, and Takashi Shinohara.
  • Journal Title: Stem Cell Reports. Volume: 3 Issue: 4 Pages: 676-89
  • DOI: 10.1016/j.stemcr.2014.08.006
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Defective FANCI Binding by a Fanconi Anemia-Related FANCD2 Mutant. (2014)
  • Author(s): Sato K, Ishiai M, Takata M, Kurumizaka H.
  • Journal Title: PLoS One Volume: 9 Issue: 12 Pages: e114752-e114752
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0114752
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Tumor suppressor RecQL5 controls recombination induced by DNA crosslinking agents (2014)
  • Author(s): Yoshifumi Hosono, Takuya Abe, Masamichi Ishiai, M. Nurul Islam, Hiroshi Arakawa, Weidong Wang, Shunichi Takeda, Yutaka Ishii, Minoru Takata, Masayuki Seki, Takemi Enomoto
  • Journal Title: Biochimica et Biophysica Acta-Molecular Cell Research Volume: 1843 Issue: 5 Pages: 1002-1012
  • DOI: 10.1016/j.bbamcr.2014.01.005
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] FANCD2 associated with chromatin anchors CtIP and regulates DNA end resection during DNA interstrand crosslink repair. (2014)
  • Author(s): Unno, J, Itaya A, Taoka M, Sato K, Tomida J, Sakai W, Sugasawa K, Ishiai M, Ikura T, Isobe T, Kurumizaka H, Takata M.
  • Journal Title: Cell Report Volume: 未定
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A novel interplay between the Fanconi anemia core complex and ATR-ATRIP kinase during DNA cross-link repair (2013)
  • Author(s): J Tomida, A Itaya, T Shigechi, J Unno, E Uchida, M Ikura, Y Masuda, S Matsuda J Adachi, M Kobayashi, AR Meetei, Y Maehara, K Yamamoto K Kamiya, A Matsuura, T Matsuda. T Ikura, M Ishiai, M Takata
  • Journal Title: Nucleic Acids Research Volume: VOL. 41 Issue: 14 Pages: 6930-6941
  • DOI: 10.1093/nar/gkt467
  • Peer Reviewed
• [Presentation] FANCD2変異体の機能解析 (2014)
  • Author(s): 石合正道
  • Organizer: 国立遺伝学研究所・研究集会「染色体DNAの安定維持の分子メカニズム」
  • Place of Presentation: 静岡県三島市
  • Year and Date: 2014-11-06 – 2014-11-07
  • Invited
• [Presentation] ワークショップ「低線量（率）放射線による生物影響研究の新展開」序論、および まとめ (2014)
  • Author(s): 石合正道、立花章
  • Organizer: 日本放射線影響学会第57回大会
  • Place of Presentation: 鹿児島市
  • Year and Date: 2014-10-01 – 2014-10-03
  • Invited
• [Presentation] Roles of the Fanconi anemia protein FANCD2 in DNA cross link repair. (2014)
  • Author(s): Ishiai M, Unno J, Sato K, Itaya A, Tomida J, Kurumizaka H, Takata M.
  • Organizer: International Conference, Kyoto, 2014, “Replication, repair and transcription; coupling mechanisms and chromatin dynamics for genome integrity”
  • Place of Presentation: 京都市
• [Presentation] ファンコニ貧血原因遺伝子産物 FANCD2 の示すヒストンシャペロン活性の生理的意義 (2013)
  • Author(s): 石合正道、佐藤浩一、胡桃坂仁志、高田穣
  • Organizer: 日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸市
  • Invited
• [Presentation] ワークショップ「DNA損傷のセンシングと分子応答の最前線」序論、および まとめ (2013)
  • Author(s): 石合正道、中村麻子
  • Organizer: 日本放射線影響学会第56回大会
  • Place of Presentation: 青森市
  • Invited
• [Presentation] Roles of the Fanconi anemia protein FANCD2 in DNA crosslink repair. (2013)
  • Author(s): Ishiai M, Unno J, Sato K, Itaya A, Tomida J, Kurumizaka H, Takata M.
  • Organizer: 29th RBC-NIRS International Symposium “Next Generation” Radiation Biology and beyond: New perspectives on genome damage and stability.
  • Place of Presentation: 京都市
• [Remarks] http://house.rbc.kyoto-u.ac.jp/late-effect