2012 Fiscal Year Annual Research Report
DNA架橋修復に重要なFANCD2－FANCI複合体の機能及び構造解析
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10J02700
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
佐藤 浩一 早稲田大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Keywords | Fanconi anemia / FANCD2 / histone chaperone |
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| Research Abstract |
これまでの研究で、DNA架橋修復に重要なFANCD2-FANCI複合体がヒストンシャペロン活性を有しており、FANCD2が触媒サブユニットとして、FANCIが活性調節サブユニットとして働くことを見出してきた。更に、FANCD2はC末端領域でピストンH3/H4複合体と相互作用し、ニワトリFANCD2(cFANCD2)においてアミノ酸R1336とK1346がヒストンシャペロン活性に重要であることを明らかにした。また、このFANCD2変異体をDT40細胞にノックインしても、DT40細胞のDNA架橋剤への感受性が相補されなかったことから、FANCD2のヒストンシャペロン活性はDNA架橋修復に重要な役割を果たすことが示唆された。平成24年度は、DNA架橋修復の不全で発症するファンコニ貧血という遺伝病と、FANCD2のヒストンシャペロン活性の関連性を解析した。ファンコニ貧血患者では、ヒトFANCD2 R302Wの変異が見つかっている。cFANCD2 R305Wをリコンビナントタンパク質として精製し、スーパーコイリングアッセイによりヒストンシャペロン活性を測定したところ、野生型FANCD2に比べ著しくヒストンシャペロン活性が低下していた。更に、この変異体をDT40細胞にノックインしたところ、DNA損傷依存的にクロマチンに集積するものの、DNA架橋剤への感受性は完全には相補されなかった。また、FANCD2をノックダウンしたHeLa細胞において、ヒトFANCD2 R302Wの変異体を発現させても、ピストンH3の細胞内動態は相補されなかった。これら一連の解析で、DNA架橋修復においてFANCD2のヒストンシャペロン活性は、ID複合体がクロマチンに集積した後に重要な役割を果たすこと、そしてヒストンシャペロン活性を低下させる変異がファンコニ貧血の原因になりえることが明らかになった。
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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
これまでの研究により、本研究課題の中核をなすFANCD2-FANCI複合体のヒストンシャペロン活性の分子メカニズム、そしてその活性のDNA架橋修復における重要性を明らかにすることができた。特に、FANCD2-FANCI複合体が損傷部位へ集積した後に、ピストンH3/H4複合体の動態を制御することでDNA修復を触媒するという全く新たなモデルを提唱することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題では、FANCD2・ピストンH3/H4複合体のX線結晶構造解析を行う予定であった。この解析を行うために、まずリコンビナントタンパク質として精製した際に均一になるFANCD2を設計し、ほぼ全長のFANCD2を結晶化することに成功した。しかし、このFANCD2とヒストンH3/H4複合体を混合しても結晶を得ることができなかった。これは、高濃度においてFANCD2とヒストンH3/H4複合体が非特異的な相互作用をすることに起因すると考えられる。そこで、今後はFANCD2のヒストン結合領域であるC末端断片を設計し、ヒストンH3/H4複合体と共発現させることで、均一な複合体をリコンビナントタンパク質として精製することを目標とする。ピストンH3/H4複合体とFANCD2の共発現系の作製は既に作製しており、今後精製と結晶化を行っていく。
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[Journal Article] Histone chaperone activity of Fanconi anemia proteins, FANCD2 and FANCI, is required for DNA crosslink repair2012
Author(s)
Koichi Sato. Masamichi Ishiai, Kazue Toda, Satoshi Furukoshi, Akihisa Osakabe, Hiroaki Tachiwana, Yoshimasa Takizawa, Wataru Kagawa, Hiroyuki Kitao, Naoshi Dohmae, Chikashi Obuse, Hiroshi Kimura, Minoru Takata, Hitoshi Kurumizaka
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Journal Title
The EMBO Journal
Volume: 31
Pages: 3524-3536
DOI
Peer Reviewed
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