2014 Fiscal Year Annual Research Report
非コードＤＮＡ領域が果たすＤＮＡ損傷ストレス耐性機能
| Project Area | Functions of non-coding DNA region for genome integrity |
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| Project/Area Number |
23114007
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| Research Institution | Gakushuin University |
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Principal Investigator |
菱田 卓 学習院大学, 理学部, 教授 (60335388)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | DNA損傷 / 非コードDNA / DNA相同組換え / 紫外線 / 出芽酵母 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ゲノムの本体であるDNAは、様々な外的・内的要因によって常に損傷を受けている。ヒトのような高等真核生物ではゲノムの大部分を非コード領域が占めているため、ゲノム安定性維持の観点からすると非コード領域上のDNA損傷が及ぼす影響は極めて大きいと考えられる。非コード領域に特徴的な反復配列やヘテロクロマチン構造などは、DNA損傷の修復効率を低下させる原因となるだけでなく、例えば反復配列におけるDNA相同組換え反応自体がゲノム不安定性を増大させる要因となっている。本研究では、慢性的なDNA損傷ストレス環境下における、非コードDNA領域の安定性維持の分子機構とその生物学的意義を明らかにすることを目指している。平成26年度は、（１）慢性的なDNA損傷ストレス耐性に関与するクロマチン構造の解析及び、（２）DNA損傷ストレス環境における非コードDNA領域（反復配列）の安定性維持機構の解明を行った。
（１）これまでの解析から、DNA複製ストレス応答に影響を及ぼす出芽酵母ヒストン変異体を多数同定することに成功している。本年度は、これらの中で、慢性的な紫外線照射によるDNA複製ストレスに対する耐性機能が向上したヒストンH3及びH4変異体についてより詳細な解析を行った。その結果、これらの変異箇所はDNAとの結合領域に集中して存在し、DNA相同組換えの活性化を引き起こすことで紫外線損傷ストレスに対する耐性を獲得していることが明らかとなった。
（２）Srs2 DNAヘリケースは相同組換えと損傷トレランスの制御に関与しており、srs2変異株は、一倍体株に比べて二倍体において特に高いDNA損傷感受性を示す。本年度は、SRS2の他にも倍数性に依存した損傷感受性の変化を引き起こすような変異体を出芽酵母の非必須変異株（4700株）からスクリーニングした結果、6つの変異体の単離に成功した。
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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
２つの研究テーマについて、変異株や実験系の構築の他、変異体のスクリーニングなどに関しておおむね順調に進んでおり、それらを使った研究からそれぞれ興味深い結果が得られている。
（１）慢性的なDNA損傷ストレス耐性に関与するクロマチン構造の解析：DNA複製ストレスに対して高い感受性を示すヒストン変異体に加え、野生型よりも耐性を示すという興味深いヒストン変異体の単離に成功している。さらに、この耐性機能は相同組換え機能の亢進によって引き起こされていることを明らかにした。
（２）DNA損傷ストレス環境における非コードDNA領域の安定性維持機構の解明：相同染色体間の組換え異常によって細胞死を引き起こす変異体を多数単離することに成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、以下の３つの研究テーマにそれぞれ人員を配置し、精力的に研究課題を推進していく。１）慢性的なDNA損傷ストレス耐性に関与するクロマチン構造の解析に関しては、ヒストンH3の変異が相同組換え機能を亢進する分子メカニズムを詳細に解析し明らかにする。２）相同染色体間の組換え制御機構に関して、srs2の解析に加えて、今回のスクリーニングによって単離された変異株も含めて解析を進める。３）慢性DNA損傷ストレスに対するゲノム安定性維持機構に関しては、慢性的な紫外線損傷ストレス環境で培養した酵母細胞のゲノム配列を解析し、変異スペクトラムから変異の場所、種類等の特徴を明らかにする。
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