修復と複製時に機能するCul4-DDB1-Cdt2によるゲノム維持機構

• Project Area: Coupling of replication, repair and transcription, and their common mechanism of chromatin remodeling
• Project/Area Number: 25131718
• 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: University of Hyogo
• Principal Investigator: 西谷 秀男 兵庫県立大学, 生命理学研究科, 教授 (40253455)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥12,480,000 (Direct Cost: ¥9,600,000、Indirect Cost: ¥2,880,000); Fiscal Year 2014: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000); Fiscal Year 2013: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
• Keywords: ゲノム / 複製 / 修復 / タンパク質分解 / 癌

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、DNA複製時とDNA損傷修復時に機能するユビキチンリガーゼCul4-DDB1-Cdt2によるゲノム維持機構について、染色体複製のライセンス化において必須な働きをするCdt1の分解の観点から研究を行った。
１）細胞をUV照射するとCdt1の分解が起こる。これは、主にG1期の細胞での応答である。一方、M期においてはUV損傷後のCdt1分解が抑制されていた。別のDNA損傷アルキル化剤MMSでも同様の結果が得られた。DNA複製のライセンス化以外にCdt1のM期での新規な機能が報告されており、M期ではDNA損傷後の分解が抑制されていると考えられた。M期にUV損傷を受けた細胞がG1期に進行すると、Cdt1の分解が起こりDNA複製のライセンス化が抑制され、G1期に細胞停止が見られた。細胞周期特異的な応答が、ゲノム安定性に寄与すると思われる。
２）UV損傷後、Cdt1はヌクレオチド除去修復の過程において素早く分解される。この過程に欠損のあるXP-A細胞では、Cdt1の分解が遅れる。この遅れた分解過程にミスマッチ修復因子が関わることを見いだし研究を続けた。野生株に比べて遅いが、XP-A細胞でもMsh2およびMsh6タンパク質が、UV損傷部位に集積した。一方、塩基除去修復因子Ape1の集積は見られなかった。Msh6をノックダウンすると、Cdt1の分解が抑制された。この現象は、G1期での反応を示しており、UV損傷後にミスマッチ修復系がヌクレオチド除去修復とは、独立に作動していることが示唆された。また、Cdt1を高発現すると、DNAの修復合成が抑制されたので、Cdt1分解は損傷修復を円滑に進めるために重要であると考えられた。

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] Mitotic UV Irradiation Induces a DNA Replication-Licensing Defect that Potentiates G1 Arrest Response. (2015)
  • Author(s): Morino M, Nukina K, Sakaguchi H, Maeda T, Takahara M, Shiomi Y, Nishitani H.
  • Journal Title: PLoS One Volume: 10 Issue: 3 Pages: e0120553-e0120553
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0120553
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Imaging analysis of cell cycle-dependent degradation of Cdt1 in mammalian cells. (2014)
  • Author(s): Shiomi Y, Suenaga N, Tanaka M, Hayashi A, Nishitani H.
  • Journal Title: Methods Mol Biol. Volume: 1170 Pages: 357-65
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-0888-2_18
  • ISBN: 9781493908875, 9781493908882
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Imaging analysis to determine chromatin binding of licensing factors MCM2-7 in mammalian cells. (2014)
  • Author(s): Mayayuki Morino, Miyuki Tanaka, Yasuhi Shiomi, Hideo Nishitani
  • Journal Title: Methods Mol Biol. Volume: 1170 Pages: 529-537
  • DOI: 10.1007/978-1-4939-0888-2_29
  • ISBN: 9781493908875, 9781493908882
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Cell Cycle-dependent Subcellular Translocation of the Human DNA Licensing Inhibitor Geminn (2013)
  • Author(s): Dimaki M, Xouri G, Symeonidou IE, Sirinian C, Nishitani H, Taraviras S, Lygerou Z.
  • Journal Title: J Biol Chem. Volume: 288 Issue: 33 Pages: 23953-23963
  • DOI: 10.1074/jbc.m113.453092
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Alternative replication factor C protein, Elg1, maintains chromosome stability by regulating PCNA levels on chromatin (2013)
  • Author(s): Shiomi Y, Nishitani H
  • Journal Title: Genes Cells Volume: 18 Issue: 11 Pages: 946-959
  • DOI: 10.1111/gtc.12087
  • Peer Reviewed
• [Presentation] S期クロマチン特異的なタンパク質分解系CRL4-Cdt2の制御機構 (2014)
  • Author(s): 林 晃世、塩見 泰史 高橋 達郎 末永 尚弘 西谷 秀男
  • Organizer: 第３７回 日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜 （神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [Presentation] 紫外線DNA損傷時におけるCdt1分解の解析 (2014)
  • Author(s): 田中 美如、高原 教代、塩見 泰史、西谷 秀男
  • Organizer: 第３７回 日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜 （神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [Presentation] DNA修復とエピゲノム制御に関わるチミンDNAグリコシラーゼの機能制御 (2014)
  • Author(s): 中村 知史、村上 浩一、上原 芳彦、小野 哲也、浦野 健、西谷 秀男、菅澤 薫
  • Organizer: 第３７回 日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜 （神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [Presentation] Mechanism of replication-coupled destruction of DNA replication licensing factor, Cdt1 by a CRL4-Cdt2 ubiquitin ligase (2014)
  • Author(s): Naohiro Suenaga, Takashi Ishii, Akiyo Hayashi, Yasushi Shiomi, Hideo Nishitani
  • Organizer: 2nd International Picobiology Institute Symposium
  • Place of Presentation: Center for Advanced Science & Technology (Hyogo), Japan
  • Year and Date: 2014-10-09 – 2014-10-10
• [Presentation] クロマチンで機能するPCNA の制御を介したDNA 複製とゲノムintegrity の維持 (2013)
  • Author(s): 塩見 泰史，西谷 秀男
  • Organizer: 第３６回 日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド （兵庫県）
• [Presentation] UV 照射時におけるDNA 修復過程と共役したCdt1分解 (2013)
  • Author(s): 田中 美如，石井 健士，塩見 泰史，西谷 秀男
  • Organizer: 第３６回 日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド （兵庫県）
• [Presentation] ゲノム維持に関わる酵素CRL4-Cdt2の機能解析 (2013)
  • Author(s): 末永 尚弘，石井 健士，塩見 泰史，西谷 秀男
  • Organizer: 第３６回 日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド （兵庫県）
• [Remarks] 兵庫県立大学大学院生命理学研究科生体情報学IIホームページ
  • URL: http://www.sci.u-hyogo.ac.jp/life/biosig/japanese/Top.html