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

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Coupling of replication, repair and transcription, and their common mechanism of chromatin remodeling
• Project/Area Number: 22131008
• Research Institution: Gakushuin University
• Principal Investigator: 花岡 文雄 学習院大学, 理学部, 教授 (50012670)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 益谷 央豪 名古屋大学, 環境医学研究所, 教授 (40241252)
• Project Period (FY): 2010-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: DNAポリメラーゼη / スフィンゴシン / XPV / モデルマウス / シャトルベクター / 突然変異 / PCNA / DNA損傷トレランス

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TLSポリメラーゼ活性を変化させる低分子化合物：ヒトPolηのプライマー伸長反応を指標として、in vitroでTLSポリメラーゼ活性を変化させる低分子化合物をスクリーニングした。その結果、脂質シグナル分子であるスフィンゴシンが低濃度で活性促進を、高濃度で活性阻害を起こすことが明らかとなった。その効果はPolη、κ、ιというTLSポリメラーゼに特異的で、反応のprocessivityには影響を与えず、正確なあるいは不正確なヌクレオチドの取り込み速度を上昇させる。スフィンゴシンはまた細胞を処理することにより、CPD損傷の乗り越えを促進した。
(2) XPVモデルマウスにおけるUVB誘発突然変異の特徴：Polη欠損マウスにUVBを照射した際に起こる突然変異のスペクトルを、lacZ遺伝子を持つλファージシャトルベクターを用いて調べた。野生型マウスにおいては、5’-TCG-3’配列において高い変異が検出されたのに対し、Polη欠損マウスにおいては逆に5’-TCG-3’配列を除く全てのdipyrimidine部位の3’-cytosineにおいて高い変異が見られた。このことは、これらのトランスバージョンが酸化損傷によるものではなく、UV損傷によるものであることが示唆される。
(3) 変異体PCNA発現ヒト細胞におけるDNA損傷トレランスの制御：PCNAの翻訳後修飾の生理的な意義を解明するため、siRNAに耐性になる変異を導入した外来性の野生型、およびK164をArgに置換したK164R変異体PCNAを発現する細胞株を樹立し、その性質を調べた。その結果、PCNA三量体の複数分子が翻訳後修飾を受けることがヒト細胞でのDDT制御に関与する可能性が示された。

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] Both high-fidelity replicative and low-fidelity Y-family polymerases are involved in DNA rereplication. (2015)
  • Author(s): Sekimoto T, Oda T, Kurashima K, Hanaoka F, Yamashita T
  • Journal Title: Mol Cell Biol Volume: 35 Pages: 699-715
  • DOI: 10.1128/MCB.01153-14
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Functional regulation of the DNA damage-recognition factor DDB2 by ubiquitination and interaction with xeroderma pigmentosum group C protein. (2015)
  • Author(s): Matsumoto S, Fischer ES, Yasuda T, Dohmae N, Iwai S, Mori T, Nishi R, Yoshino K, Sakai W, Hanaoka F, Thoma NH, Sugasawa K
  • Journal Title: Nucleic Acids Res Volume: 18 Pages: 1700-1713
  • DOI: 10.1093/nar/gkv038
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Relevance of simultaneous mono-ubiquitinations of multiple units of PCNA homo-trimers in DNA damage tolerance. (2015)
  • Author(s): Kanao R, Masuda Y, Deguchi S, Yumoto-Sugimoto M, Hanaoka F, Masutani C
  • Journal Title: PLoS One Volume: 10 Pages: e0118775
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0118775
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Shingosine, a modulator of human translesion DNA polymerase activity. (2014)
  • Author(s): Kamath-Loeb AS, Balakrishna S, Whittington D, Shen JC, Emond MJ, Okabe T, Masutani C, Hanaoka F, Nishimura S, Loeb LA
  • Journal Title: J Biol Chem Volume: 289 Pages: 21663-21672
  • DOI: 10.1074/jbc.M114.570242
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Remarkable induction of UV-signature mutations at the 3'-cytosine of dipyrimidine sites except at 5'-TCG-3' in the UVB-exposed skin epidermis of xeroderma pigmentosum variant model mice. (2014)
  • Author(s): Ikehata H, Chang Y, Yokoi M, Yamamoto M, Hanaoka F
  • Journal Title: DNA Repair Volume: 22 Pages: 112-122
  • DOI: 10.1016/j.dnarep.2014.07.012
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Functional roles of TLS polymerases in mouse skin upon UV irradiation. (2015)
  • Author(s): Hanaoka F
  • Organizer: Gordon Research Conference on Mammalian DNA Repair
  • Place of Presentation: Ventura, California, USA
  • Year and Date: 2015-02-08 – 2015-02-13
  • Invited
• [Presentation] Roles of mammalian DNA polymerases eta and iota in UV-induced mutagenesis. (2014)
  • Author(s): Hanaoka F, Sakurai Y, Yokoi M
  • Organizer: The 9th 3R Symposium
  • Place of Presentation: 御殿場
  • Year and Date: 2014-11-17 – 2014-11-21
  • Invited
• [Presentation] Roles of DNA polymerases eta and iota in UV-induced mutagenesis. (2014)
  • Author(s): Sakurai Y, Yokoi M, Hanaoka F
  • Organizer: 5th US-Japan DNA Repair Meeting
  • Place of Presentation: 鳴門、徳島
  • Year and Date: 2014-10-28 – 2014-10-31
  • Invited
• [Presentation] Roles of translesion synthesis polymerases eta and iota in UV-induced mutagenesis in mice (2014)
  • Author(s): Sakurai Y, Yokoi M, Murakumo Y, Hanaoka F
  • Organizer: ZING Conferences DNA Polymerases: Biology, Diseases and Biomedical Applications Conference 2014
  • Place of Presentation: Cambridge, UK
  • Year and Date: 2014-08-31 – 2014-09-04
  • Invited
• [Presentation] 損傷トレランス研究の40年：SOS応答から損傷乗り越えポリメラーゼへ (2014)
  • Author(s): 花岡文雄
  • Organizer: 第36回日本光医学・光生物学会
  • Place of Presentation: 大阪
  • Year and Date: 2014-07-25 – 2014-07-26
  • Invited
• [Remarks] 学習院大学 花岡研究室
  • URL: http://www-cc.gakushuin.ac.jp/~20080213/