DNA組換えと組換え修復の普遍的機構

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08280102
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 品川 日出夫 大阪大学, 微生物病研究所, 教授 (40029799)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 榎本 武美 東北大学, 薬学部, 教授 (80107383) ; 森田 隆 大阪市立大学, 医学部, 教授 (70150349) ; 堀内 嵩 岡崎国立共同研究機構, 基礎微生物学研究所, 教授 (60108644) ; 小林 一三 東京大学, 医科学研究所, 助教授 (30126057) ; 武田 俊一 京都大学, 医学研究科, 教授 (60188191)
• Keywords: DNA組換え / 組換え修復 / RuvBタンパク質 / hjc遺伝子 / SOS反応 / RAD51タンパク質 / DMC1タンパク質 / MRC11タンパク質

Research Abstract

DNA組換えと組換え修復の普遍的機構を解明するために、大腸菌、古細菌、酵母、動物などを研究材料として遺伝学的・細胞学的・生化学的手法を駆使して研究した。
本年度の主要な成果として:
1.品川らは組換え中間体Holliday構造に作用して、交叉点移動を行わせるモータータンパク質RuvBのWalkerモチーフAのミュータントを作成して、このモチーフがATP結合、ATP分解、DNAとの結合、RuvAとの相互作用、6量体形成に重要な役割を果たしていることを明らかにした。古細菌にHolliday構造を特異的に切断して解離する酵素Hjcを同定し、この酵素をコードする遺伝子hjcをクローニングして解析した。この結果古細菌における組換え反応もHolliday構造の形成と解離という機構で起ることを明らかにした。
2.堀内らは大腸菌においてプラスミドDNAの複製が複製の終結因子Tusの発現によって阻害されるとSOS反応が誘導され、SOS誘導はrecAとlexA遺伝子によって支配されていることを証明した。
3.森田らはマウスの減数分裂期組換えに重要なタンパク質RAD51とDMC1が精原細胞の第1減数分裂前期で複合体を形成して染色体に結合していることを、それらに対する特異的抗体を利用して細胞学的方法で明らかにした。これらは染色体のコアタンパク質であるCOR1とも結合していることも明らかにした。
4.武田らは相同的組換えの前期過程と非相同的エンドジョイニングで重要な役割を果たすMRE11タンパク質がニワトリ細胞において生存に必須であり、MRE11の欠損は染色体の切断をもたらすことを明らかにした。
5.小林は相同組換えの頻度は2分子DNA間のホモロジーの長さに依存することを組換え中間対の交叉点移動によるランダムウォーキングのモデルで説明した。今回は実験的に、ミスマッチ修復系が働いている場合は2分子のDNA間のホモロジーが減少すると急激に組換え頻度が低下するが、更にホモロジーが減少すると低下はゆるやかになり、更にDNA配列の差異が大きくなると反比例することを明らかにした。このことは交叉点がミスマッチの領域にかかるとミスマッチ修復系の活性レベルに依存して、組換え中間体が破壊されると仮定すると説明できた。

Research Products

• [Publications] Hishida, T., et al., and Shinagawa, H.: "Role of Walker motif A of RuvB protein in promoting branch migration of Holliday junctions"J. Biol. Chem.. 274・36. 25335-25342 (1999)
• [Publications] Komori, K., Shinagawa, H., et al.: "A Holliday junction resolvase from Pyrococcus furiosus : Functional similarity to Escherichia coli RuvC provides evidence for conserved mechanism of homologous recombination in Bacteria, Eukarya, and Archaea"Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 96. 8873-8878 (1999)
• [Publications] Taki, K., Horiuchi, T.: "The SOS response is induced by replication fork blockage at a Ter site located on a pUC-derived plasmid : dependence on the distance between ori and Ter sites"Mol. Gen. Genet.. 262・2. 302-309 (1999)
• [Publications] Tarsounas M., Morita, T., et al.: "RAD51 and DMC1 form mixed complexes associated with mouse meiotic chromosome cores and synaptonemal complexes"J. Cell Biol.. 147・2. 207-219 (1999)
• [Publications] Yamaguchi-Iwai, et al., and Takeda, S.: "Mre11 is essential for the maintenance of chromosomal DNA in vertebrate cells"EMBO J.. 18・23. 6619-6629 (1999)
• [Publications] Fujitani, Y., Kobayashi, I.: "Effect of DNA sequence divergence on homologous recombination as analyzed by a random-walk model"Genetics. 153・4. 1973-1988 (1999)