染色体の安定維持に重要なヒトRad51ファミリータンパク質の構造、機能解析

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12213146
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 胡桃坂 仁志 理化学研究所, 細胞情報伝達研究室, 研究員 (80300870)
• Keywords: 発がん / DNA修復 / 相同組換え / Rad51 family / Xrcc3 / Rad51C / 脳 / 二重鎖切断

Research Abstract

DNA修復は細胞分裂の恒常性維持にとって必須であるが故、複数の経路によって担われている。それらの経路は、DNAが受けた損傷の種類に依存して役割分担をしていると考えられている。中でも、電離放射線や化学療法剤、またはDNA複製のエラーによってしばしば引き起こされる二重鎖DNA切断は、姉妹染色分体間でのDNA組換え(相同組換え)によって修復されることが知られている。姉妹染色分体間での相同組換えが欠損した細胞では、二重鎖DNA切断が修復されずに蓄積し、染色体間での無秩序なDNA組換えを誘発する。その結果、染色体異常がおこり、細胞はその秩序だった増殖調節能を失い、そして細胞はがん化する。この相同組換えを経由したDNA修復は、HsRad51を中心として行われていると考えられている。ところが、HsRad51の発現が臓器特異的で、脳などの臓器ではHsRad51が発現していないことが分かってきた。このことはHsRad51を含まない組換え修復経路が存在することを示唆した。本研究において、HsRad51に依存しない相同組換え経路に働く遺伝子産物を同定するために、HsRad51と約20-30%の相同性を有するRad51 family(Xrcc2,Xrcc3,Rad51B,Rad51C,Rad51D)に着目した。これらの遺伝子は脳での発現が確認されている。このRad51 familyの内、その変異がある種のがんと関連していることが報告されたXrcc3を選び、その相互作用因子をhuman brain cDNA libraryからスクリーニングした。その結果、Rad51Cが脳内でのmajor Xrcc3-interacting factorであることが分かった。そして、Xrcc3・Rad51C複合体をリコンビナントタンパク質として精製し、そのDNA組換え活性(相同的対合活性)を検討した結果、Xrcc3・Rad51C複合体がHsRad51よりも強い相同的対合活性を持つことが明らかになった。XRCC3遺伝子が欠損すると染色体に不可逆的に切断が蓄積することが報告されており、このことと合わせて今回の結果は、Xrcc3がRad51CとともにDNA組換え修復の要の反応である、相同的対合反応の過程で働くDNA修復酵素であることを明らかにした。

Research Products

• [Publications] Kurumizaka,H.,Aihara,H.,Ikawa,S.,and Shibata,T.: "Specific defects in double-stranded DNA unwinding and homologous pairing of a mutant RecA protein."FEBS Letters. 477. 129-134 (2000)
• [Publications] Kato,M.,Yano,K.,Matsuo,F.,Saito,H.,Katagiri,T.,Kurumizaka,H.,Yoshimoto,M., et al.: "Identification of Rad51 alteration in patients with bilateral breast cancer."J.Hum.Genet.. 45. 133-137 (2000)
• [Publications] Yokoyama,S.,Matsuo,Y.,Hirota,H.,Kigawa,T.,Shirouzu,M.,Kuroda,Y.,Kurumizaka,H.,Kawaguchi,S., et al.: "Structural genomics projects in Japan"Prog.Biophys.Mol.Biol.. 75・5. 363-376 (2000)