メチル化ヒストンＨ４をＤＮＡ二本鎖損傷特異的シグナルに変換する分子機構の解明

• Project Area: Coupling of replication, repair and transcription, and their common mechanism of chromatin remodeling
• Project/Area Number: 25131708
• 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: Osaka University
• Principal Investigator: 中田 慎一郎 大阪大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (70548528)
• Project Period (FY): 2013-06-28 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥11,180,000 (Direct Cost: ¥8,600,000、Indirect Cost: ¥2,580,000); Fiscal Year 2014: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000); Fiscal Year 2013: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
• Keywords: DNA損傷 / DNA修復 / ユビキチン / DNA修復経路 / 53BP1 / OTUB2 / メチル化ヒストン

Outline of Annual Research Achievements

DNA２本鎖切断応答では、染色体上に普遍的に存在するメチル化ヒストンH4がDNA損傷部位限定的にシグナル伝達に利用されている。通常時、メチル化ヒストンH4にはポリコーム分子L3MBTL1などが結合しており、細胞応答は起こらない。DNA2本鎖切断が発生すると、DNA損傷部位局所においてL3MBTL1がE3ユビキチンリガーゼRNF8によるマルチユビキチン化を受け、クロマチン上から取り除かれ、その後、メチル化ヒストンH4にDNA損傷応答分子53BP1が新たに結合し、応答シグナルを伝達する。本研究では、脱ユビキチン化酵素OTUB2が、RNF8による過剰なL3MBTL1のユビキチン化を抑制し、DNA損傷部位におけるメチル化ヒストンH4の露出をfine tuningしていることを明らかにした。OTUB2は他にもRNF8-UBC13依存的なK63-linkedユビキチン鎖の形成を抑制し、E3ユビキチンリガーゼRNF168のDNA損傷部位への局在も抑制する。その結果、53BP1に加え、RAP80のDNA損傷部位への局在もOTUB2により制御され、非相同末端結合と相同組換え修復との選択が行われる。OTUB2は以前報告者が発見したOTUB1による酵素活性非依存的なDNA損傷応答の抑制とは異なり、脱ユビキチン化酵素活性依存的に役割を果たしている。それでは、53BP1局在以降の相同組換え修復がOTUB1, OTUB2によりどのように制御されているかを研究したところ、やはりこの過程でもOTUB1とOTUB2には異なる機能があることが示された。

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] Fine-tuning of DNA damage-dependent ubiquitination by OTUB2 supports the DNA repair pathway choice (2014)
  • Author(s): Kato K, Nakajima K, Ui A, Muto-Terao Y, Ogiwara H, Nakada S
  • Journal Title: Mol Cell Volume: 53(4) Issue: 4 Pages: 617-30
  • DOI: 10.1016/j.molcel.2014.01.030
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 脱ユビキチン化酵素OTUB2によるDNA2本鎖損傷応答性ユビキチン化調節とDNA修復経路選択 (2015)
  • Author(s): 中田慎一郎
  • Organizer: がん研究分野の特性等を踏まえた支援活動
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2015-01-27 – 2015-01-28
• [Presentation] ユビキチン依存性DNA2本鎖損傷応答シグナルとDNA修復 (2014)
  • Author(s): 中田慎一郎
  • Organizer: 分子生物学会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
  • Invited
• [Presentation] DNA damage-induced ubiquitination affects DNA repair pathway choice (2014)
  • Author(s): Nakada S
  • Organizer: 3R symposium
  • Place of Presentation: 御殿場
  • Year and Date: 2014-11-17 – 2014-11-21
• [Presentation] DNA損傷依存性ユビキチン化の精密制御による適切なDNA修復経路選択 (2014)
  • Author(s): 中田慎一郎
  • Organizer: 日本癌学会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2014-10-03 – 2014-10-05
  • Invited
• [Presentation] ユビキチン化制御によるDNA2本鎖損傷修復選択機構 (2014)
  • Author(s): 中田慎一郎
  • Organizer: 放射線影響学会
  • Place of Presentation: 鹿児島
  • Year and Date: 2014-10-01 – 2014-10-03
  • Invited
• [Presentation] Fine-Tuning of DNA damage-induced ubiquitination supports adequate DNA repair pathway (2014)
  • Author(s): Kato K., Nakajima K. and Nakada S.
  • Organizer: Benzon Symposium
  • Place of Presentation: コペンハーゲン デンマーク
  • Year and Date: 2014-08-18 – 2014-08-21
• [Presentation] Fine-Tuning of DNA damage-induced ubiquitination supports adequate DNA repair pathway (2014)
  • Author(s): Kato K., Nakajima K. and Nakada S.
  • Organizer: Gordon Research Conference
  • Place of Presentation: 香港 中国
  • Year and Date: 2014-06-06 – 2014-06-11
• [Presentation] Fine-tuning of DNA damage-dependent ubiquitination by the deubiquitinating enzyme OTUB2 supports the DNA repair pathway choice (2014)
  • Author(s): Shinichiro Nakada
  • Organizer: Replication, repair and transcription; coupling mechanisms and chromatin dynamics for genome integrity
  • Place of Presentation: 京都大学
• [Presentation] Fine tuning of chromatin ubiquitination by the deubiquitinating enzyme OTUB2 controls DNA repair (2013)
  • Author(s): Kiyoko Kato, Kazuhiro Nakajima and Shinichiro Nakada
  • Organizer: Ataxia-Telangiectasia Workshop
  • Place of Presentation: University of Birmingham, UK
• [Presentation] The deubiquitinating enzyme OTUB2 tunes chromatin ubiquitination to control DNA repair (2013)
  • Author(s): Kiyoko Kato, Kazuhiro Nakajima and Shinichiro Nakada
  • Organizer: EMBO conference
  • Place of Presentation: Cape Sounio, Greece
• [Remarks] 細胞応答制御学
  • URL: http://www.bcr.med.osaka-u.ac.jp/public_html/index.html
• [Remarks] 主要研究成果 2014
  • URL: http://www.med.osaka-u.ac.jp/jpn/activities/results/2014/index.html
• [Remarks] 大阪大学大学院医学系研究科細胞応答制御学
  • URL: http://www.bcr.med.osaka-u.ac.jp/public_html/index.html