2013 Fiscal Year Annual Research Report
複製と修復をカップリングする損傷乗り越え複製の普遍性
| Project Area | Coupling of replication, repair and transcription, and their common mechanism of chromatin remodeling |
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| Project/Area Number |
22131008
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| Research Institution | Gakushuin University |
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Principal Investigator |
花岡 文雄 学習院大学, 理学部, 教授 (50012670)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
益谷 央豪 名古屋大学, 環境医学研究所, 教授 (40241252)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | DNAポリメラーゼη / 体細胞超突然変異 / WAモチーフ / 損傷乗り越え合成 / ピリミジン二量体 / 紫外線損傷 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究代表者と研究分担者は、複製と修復をカップリングする損傷乗り越え複製の普遍性を明らかにするために、以下の研究を協力して進めた。
(1)ヒトDNAポリメラーゼ・イータ（Polη）によるWAモチーフでの体細胞超突然変異（SHM）：SHMは、特異抗体を産生するために免疫グロブリン遺伝子の可変領域においてプログラムされた塩基置換により生ずる。SHMのホットスポットは、RGYWおよびWA（R、プリン；Y、ピリミジン；W、A or T）という二つのモチーフであることが分かっている。Polηは、鋳型Tに対してdGTPを取り込むことにより、上記のWAモチーフをWGモチーフに変換するところに働いていると示唆されている。そこで、ヒトPolηと鋳型TA、AA、GA、CAに対しdATPの代わりにdGTPが取り込まれるときの結晶構造と反応のキネティクスを比較した。T:dGTPというwobble塩基対は、Polηに特異的に保存されているGln-38とArg-61により安定化された。プライマー末端の弱い塩基対であるW（T:AまたはA:T）とPolηとの異なる相互作用は、WAモチーフに対してGを取り込ませた。Polηは二つのWAモチーフの間では、AAに対してTAのほうがAからGへの変異を起こし易く、T:Gミスペアを効率よく伸長した。
(2)シクロブタン型T-N4-meC二量体の安定性：TT部位のシクロブタン型ピリミジン二量体（CPD）は比較的安定で、その修復やDNA合成の阻害について詳しく研究されている。一方、Cを含むCPDは、Cが容易に脱アミノ化を起こしてUになるので、その修復や TLSの機構の研究が遅れている。今回、N4-meCを用いることでCの安定化が起き、脱アミノ化が抑制されること、Polηによる合成反応でN4-meC に対してdGMPの他にTMPの取り込みが明らかにみられることを見出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
損傷乗り越え複製の中心的存在であるPolηについて、様々な生理的機能が明らかにされている中で、体細胞超突然変異に関する構造生物学と生化学とを組み合わせて、反応メカニズムの解析に成功した。また主要な紫外線損傷であるシクロブタン型ピリミジン二量体について、定番のTT二量体ではなく、TC二量体を安定的に供給することが出来るようになったことはDNA修復研究のみならず、TLSの研究にも大いに役立つことが期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
Polηと相互作用するタンパク質をPolηの各部分に分けて同定し、それらの解析を行おうとしている。それらの解析を進めることで、Polηの更なる機能が明らかになると期待される。損傷乗り越え複製に関与するクロマチンリモデリング因子の同定もスクリーニングが進んでおり、出来るだけ早く着実なデータを蓄積したいと考えている。
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[Journal Article] Guanine-5-carboxylcytosine base pairs mimic mismatches during DNA replication.2014
Author(s)
Shibutani T, Ito S, Toda M, Kanao R, Collins LB, Shibata M, Urabe M, Koseki H, Masuda Y, Swenberg JA, Masutani C, Hanaoka F, Iwai S, Kuraoka I
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 4
Pages: 5220
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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