セントロメア再編の分子メカニズム

• Project Area: Functions of non-coding DNA region for genome integrity
• Project/Area Number: 26114711
• 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: 中川 拓郎 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (20324866)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥10,400,000 (Direct Cost: ¥8,000,000、Indirect Cost: ¥2,400,000); Fiscal Year 2015: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2014: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 染色体再編 / セントロメア / 分裂酵母 / DNAリピート配列 / 相同組換え / 同腕染色体 / 染色体異常 / 遺伝病 / Rad51 / リピート配列 / キネトコア / ヘテロクロマチン

Outline of Annual Research Achievements

染色体異常は癌をはじめ様々な遺伝病（染色体病）を引き起こすことが知られている。ゲノムに散在するリピート配列はDNA組換えを介して染色体異常を生じるリスクがある。分裂酵母のセントロメア領域では、逆向きリピートの組換えにより左右の染色体腕が同一配列となった同腕染色体が形成される。興味深いことに、相同組換え因子として知られるRad51は同腕染色体の形成には必要ではなく、むしろ、阻害的に働く。それでは一体、どのような仕組みでリピート間での染色体再編が起きるのか？
分裂酵母を用いた解析により、我々はRad51やRad54を遺伝子破壊するとセントロメア・リピート間での非交叉型組換えが起きなくなることを明らかにした。一方、交叉型組換えを起こすMus81 DNA切断酵素はrad51欠失株での同腕染色体の形成に必要であった。これらの結果から、Rad51とRad54は非交叉型組換えを促進することで、交叉型組換えによる染色体再編を抑制すると考えられる（現在投稿中）。
rad51欠失株でRad8/Rad5/HLTFヘリケースを変異すると、同腕染色体の発生頻度が減少し、その代わりにセントロメア領域に直接テロメア配列が付加したテロセントリック染色体が増加した。これらの結果から、Rad8は染色体再編の初期過程に働き、その発生頻度を決定する因子であると考えられる（投稿準備中）。
我々は遺伝的スクリーニングを行い、染色体再編に働く新規因子factor of centromere rearrangement 1 (Foc1)を同定した。解析の結果、Foc1はRad51とは独立の組換え修復経路に働くことで染色体再編を引き起こすことが示唆された。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] The DNA damage checkpoint pathway promotes extensive resection and nucleotide synthesis to facilitate homologous recombination repair and genome stability in fission yeast (2014)
  • Author(s): Blaikley, E. J., Tinline-Purvis, H., Kasparek, T. R., Marguerat, S., Sarkar, S., Hulme, L., Hussey, S., Wee, B. Y., Deegan, R. S., Walker, C. A., Pai, C. C., Bahler, J., Nakagawa, T., and Humphrey, T. C.
  • Journal Title: Nucleic Acids Res Volume: 42 Issue: 9 Pages: 5644-5656
  • DOI: 10.1093/nar/gku190
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 分裂酵母セントロメアで起こる染色体再編の分子メカニズム (2015)
  • Author(s): 豊福直子、高橋達郎、升方久夫、中川拓郎
  • Organizer: 第３８回日本分子生物学会年会、第８８回日本生化学会年会 合同大会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] Rad51依存的組換えによるセントロメア・リピート間のSSAの抑制 (2015)
  • Author(s): 大仲惇司、片平泰弘、井上卓大、高橋達郎、升方久夫、中川拓郎
  • Organizer: 第３８回日本分子生物学会年会、第８８回日本生化学会年会 合同大会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] 分裂酵母CENP-Tヌクレオソームがセントロメアにおける同腕染色体形成を促進する (2015)
  • Author(s): 蘇傑、沖田暁子、高橋達郎、升方久夫、中川拓郎
  • Organizer: 第３８回日本分子生物学会年会、第８８回日本生化学会年会 合同大会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] セントロメア領域での染色体再編に必要な新規因子の同定 (2015)
  • Author(s): 沖慶太郎、豊福直子、高橋達郎、升方久夫、中川拓郎
  • Organizer: 第３８回日本分子生物学会年会、第８８回日本生化学会年会 合同大会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-12-01
• [Presentation] セントロメアで起きる染色体再編の分子メカニズム (2015)
  • Author(s): 豊福直子、沖慶太郎、高橋達郎、升方久夫、中川拓郎
  • Organizer: 第２３回DNA 複製・組換え・修復ワークショップ
  • Place of Presentation: 焼津グランドホテル（静岡県焼津市）
  • Year and Date: 2015-10-19
• [Presentation] ヘテロクロマチン構造がセントロメアでの染色体再編を抑制する (2015)
  • Author(s): 沖田暁子、高橋達郎、升方久夫、中川拓郎
  • Organizer: 第２３回DNA 複製・組換え・修復ワークショップ
  • Place of Presentation: 焼津グランドホテル（静岡県焼津市）
  • Year and Date: 2015-10-19
• [Presentation] 分裂酵母セントロメアで起きる染色体再編の分子メカニズム (2015)
  • Author(s): 中川拓郎
  • 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: 国立遺伝学研究所（静岡県三島市）
  • Year and Date: 2015-10-01
  • Invited
• [Presentation] 分裂酵母CENP-Tヌクレオソームがセントロメアにおける同腕染色体形成を促進する (2015)
  • Author(s): 蘇傑、沖田暁子、高橋達郎、升方久夫、中川拓郎
  • Organizer: 日本遺伝学会第87回大会
  • Place of Presentation: 東北大学川内キャンパス（宮城県仙台市）
  • Year and Date: 2015-09-24
• [Presentation] セントロメアで起きる染色体再編の分子メカニズム (2015)
  • Author(s): 中川拓郎
  • Organizer: 新学術領域研究「ゲノム支援」2015年度拡大班会議
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館（京都府京都市）
  • Year and Date: 2015-08-27
• [Presentation] セントロメア再編の分子メカニズム (2015)
  • Author(s): 沖慶太郎、豊福直子、高橋達郎、升方久夫、中川拓郎
  • Organizer: 新学術領域研究「ゲノム支援」2015年度拡大班会議
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館（京都府京都市）
  • Year and Date: 2015-08-27
• [Presentation] Heterochromatin suppresses gross chromosomal rearrangement in centromere (2015)
  • Author(s): Akiko Okita, Tatsuro Takahashi, Hisao Masukata, Takuro Nakagawa
  • Organizer: International Symposium「Non-coding DNA and Chromosomal Integrity」
  • Place of Presentation: 淡路夢舞台（兵庫県淡路市）
  • Year and Date: 2015-08-07
• [Presentation] セントロメア再編の分子メカニズム (2015)
  • Author(s): 中川拓郎
  • Organizer: 新学術領域研究「ゲノムを支える非コードDNA 領域の機能」第9 回領域会議
  • Place of Presentation: 淡路夢舞台（兵庫県淡路市）
  • Year and Date: 2015-08-05
• [Presentation] H3K9 methylation in heterochromatin suppresses gross chromosomal rearrangement (GCR) in centromere in mitotic cells (2015)
  • Author(s): Takuro Nakagawa
  • Organizer: 8th International Fission Yeast Meeting
  • Place of Presentation: 生田神社（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-06-21
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Rad51-independent recombination between centromere repeats causes gross chromosomal rearrangement in the fission yeast (2015)
  • Author(s): 大仲惇司、片平泰弘、沖田暁子、浅井麗伊、高橋達郎、升方久夫、中川拓郎
  • Organizer: 8th International Fission Yeast Meeting
  • Place of Presentation: 生田神社（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-06-21
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] CENP-T histone-fold protein suppresses translocation in fission yeast (2015)
  • Author(s): 蘇傑、沖田暁子、高橋達郎、升方久夫、中川拓郎
  • Organizer: 8th International Fission Yeast Meeting
  • Place of Presentation: 生田神社（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2015-06-21
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Fission yeast CENP-S, X and FANCM suppress gross chromosomal rearrangement in centromere by regulating recombination between centromere repeats (2015)
  • Author(s): Faria Zafar, Akiko Okita, Atsushi Onaka, Jie Su, Rei Asai, Tatsuro Takahashi, Hisao Masukata, Takuro Nakagawa
  • Organizer: Keystone Symposium"DNA Replication and Recombination"
  • Place of Presentation: Whistler (Canada)
  • Year and Date: 2015-03-01 – 2015-03-06
• [Presentation] Identification of the Genes required for the Centromere Rearrangement in Fission Yeast by Pooled Linkage Analysis (2015)
  • Author(s): 豊福直子、高橋達郎、升方久夫、中川拓郎
  • Organizer: ゲノム支援国際シンポジウムExpanding Frontiers of Genome Science II
  • Place of Presentation: 学術綜合センター内一橋講堂（東京都千代田区）
  • Year and Date: 2015-01-20 – 2015-01-21
• [Presentation] DNA複製因子MCMによるセントロメアのクロマチン制御 (2014)
  • Author(s): 佐川みなみ、真木賢太郎、高橋達郎、升方久夫、中川拓郎
  • Organizer: 第37回 日本分子生物学会
  • 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] 分裂酵母セントロメアにおける相同組換えの制御機構 (2014)
  • Author(s): 大仲惇司、片平泰弘、沖田暁子、高橋達郎、升方久夫、中川拓郎
  • Organizer: 第37回 日本分子生物学会
  • 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] Suppression of Gross Chromosomal Rearrangement (GCR) in Centromere in Fission Yeast (2014)
  • Author(s): Takuro Nakagawa, Faria Zafar, Akiko Okita, Atsushi Onaka, Tatsuro Takahashi, Hisao Masukata
  • Organizer: The 9th 3R Symposium
  • Place of Presentation: 御殿場高原ホテル時之栖（静岡県御殿場市）
  • Year and Date: 2014-11-17 – 2014-11-21
• [Presentation] CENP-SX and Fml1 suppress gross chromosomal rearrangement in centromeres through preventing crossover between centromere repeats (2014)
  • Author(s): Faria Zafar, Akiko Okita, Rei Asai, Tatsuro Takahashi, Hisao Masukata, Takuro Nakagawa
  • Organizer: The 9th 3R Symposium
  • Place of Presentation: 御殿場高原ホテル時之栖（静岡県御殿場市）
  • Year and Date: 2014-11-17 – 2014-11-21
• [Presentation] Heterochromatin suppresses gross chromosomal rearrangements in centromere (2014)
  • Author(s): Akiko Okita, Tatsuro Takahashi, Hisao Masukata, Takuro Nakagawa
  • Organizer: The 9th 3R Symposium
  • Place of Presentation: 御殿場高原ホテル時之栖（静岡県御殿場市）
  • Year and Date: 2014-11-17 – 2014-11-21
• [Presentation] セントロメアでの染色体再編の制御機構 (2014)
  • Author(s): 中川拓郎
  • Organizer: 国立遺伝学研究所・研究会「染色体DNAの安定維持の分子メカニズム」
  • Place of Presentation: 国立遺伝学研究所（静岡県三島市）
  • Year and Date: 2014-11-06 – 2014-11-07
  • Invited
• [Presentation] 分裂酵母セントロメアで起きる染色体再編の分子機構 (2014)
  • Author(s): 中川拓郎
  • Organizer: 日本遺伝学会 第８６回大会
  • Place of Presentation: 長浜バイオ大学（滋賀県長浜市）
  • Year and Date: 2014-09-17 – 2014-09-19
  • Invited
• [Presentation] セントロメア再編の分子メカニズム (2014)
  • Author(s): 豊福直子、高橋達郎、升方久夫、中川拓郎
  • Organizer: 新学術領域「ゲノム支援」2014年度 拡大班会議
  • Place of Presentation: 神戸ポートピア（兵庫県神戸市）
  • Year and Date: 2014-08-20 – 2014-08-21
• [Presentation] セントロメア再編の分子メカニズム (2014)
  • Author(s): 中川拓郎
  • Organizer: 第７回「非コード」新学術領域会議
  • Place of Presentation: 湯河原温泉ホテルあかね（神奈川県足柄下郡湯河原町）
  • Year and Date: 2014-07-14 – 2014-07-16
• [Remarks] 分子遺伝学研究室
  • URL: http://www.bio.sci.osaka-u.ac.jp/dbs01/re-paper-temp.php?id=14
• [Remarks] 升方研究室
  • URL: http://www.bio.sci.osaka-u.ac.jp/bio_web/lab_page/masukata/
• [Remarks] 中川拓郎
  • URL: http://www.bio.sci.osaka-u.ac.jp/~takuro/science/Welcome.html