動物体細胞株を使った逆遺伝学によるDNA組み換え、修復、複製の系統的解析

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13141202
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 園田 英一朗 京都大学, 医学研究科, 助教授 (50281093)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 榎本 武美 東北大学, 薬学研究科, 教授 (80107383) ; 大森 治夫 京都大学, ウイルス研究所, 助教授 (10127061)
• Keywords: 遺伝学 / 遺伝子 / 癌 / ゲノム / 老化

Research Abstract

(園田)今年度は、動物細胞DNA修復ネットワークの基礎研究に加え、臨床に応用できる研究も展開した。紫外線によるDNA損傷を特異的に修復していると考えられていた損傷乗り越えポリメラーゼXP-Vが、DNA組換え時にも機能するという知見を見いだした。また、塩基除去修復に関与していると考えられていたポリADPリボースポリメラーゼが組換え蛋白KUを制御することで2重鎖切断修復にも重要な役割を果たしていることを見いだした。臨床に応用できる研究として、様々な修復欠損株を網羅的に解析し、抗癌剤シスプラチンによる損傷がどの修復系で直されているか調べ、複製後修復、ファンコニ経路、相同組換えが主要な経路であることを見いだした。さらに変異導入ポリメラーゼゼータ変異株が一酸化窒素NOに感受性を示すことを発見し、発癌と慢性炎症(NOが過剰に産生)の関係の一端を明らかにした。(榎本)DT40細胞から作製した遺伝子破壊を用いた遺伝学的解析により、DNA傷害誘導時には、BLMはRAD52の関与する組換え経路ではなく、XRCC3が関与する経路の下流で機能し、傷害により複製中に形成されるpseudo Holliday junctionを解消している可能性が示唆された。出芽酵母のモデル系を用い、BLMの酵母ホモローグであるSgs1とTop3の複合体に含まれる高等真核細胞のBLM結合タンパク質BLAP75の酵母ホモローグ(Rmi1)の機能を解析した。その結果、Rmi1はRad51が関与する相同組換え経路で機能していることが明らかになった。(大森)複数存在する損傷乗り越え型DNAポリメラーゼはそれぞれ異なる種類の損傷のバイパス合成に関わると考えられているが、個々の酵素が損傷箇所にどうやってリクルートされるかは未だに不明である。DNA損傷が引き金となっておこるPCNAのモノユビキチン化が複製型DNAポリメラーゼから損傷乗り越え型DNAポリメラーゼへのスイッチに重要であると考えられているが、実際PolkもまたPolh同様にモノユビキチン化されたPCNAに強く結合することが明らかになった。PolkやPolhのPCNA結合配列を含むペプチドと修飾されていないPCNAに対する結合の強さを調べたところ、Polhのペプチドの方が遥かに強い結合能を有することが明らかになった。おそらく、このことがPolhを選択的に損傷箇所にリクルートすることに繋がっているものと考えられる。

Research Products

• [Journal Article] Critical roles for polylmerase zeta in cellular tolerance to nitric oxide-induced DNA damage (2006)
  • Author(s): Wu, X., Takenaka, K., Sonoda, E., Hochegger, H., Kawanishi, S., Kawamoto, T., Takeda, S., Yamazoe, M.
  • Journal Title: Cancer Res 66 Pages: 748-754
• [Journal Article] Involvement of Vertebrate Pol{kappa} in Translesion DNA Synthesis across DNA Monoalkylation Damage (2006)
  • Author(s): Takenaka, K., Ogi, T., Okada, T., Sonoda, E., Guo, C., Friedberg, E.C., Takeda, S.
  • Journal Title: J Biol Chem 281 Pages: 2000-2004
• [Journal Article] Parp-1 protects homologous recombination from interference by Ku and Ligase IV in vertebrate cells (2006)
  • Author(s): Hochegger, H., Dejsuphong, D., Fukushima, T., Morrison, C., Sonoda, E., Schreiber, V., Zhao, G.Y., Saheri, A.Masutani, M., Adachi, N.
  • Journal Title: EMBO J (in press)
• [Journal Article] Rad18 regulates DNA Polymerase k and is required for recovery from S-phase checkpoint-mediated arrest. (2006)
  • Author(s): Bi X, Laura R.Barkley, LB, Slater DM, Tateishi S, Yamaizumi M, Ohmori H., Vaziri C.
  • Journal Title: Mol.Cell.Biol. (in press)
• [Journal Article] Translesion DNA synthesis across mono ADP-ribosylated dG by Y-family DNA polymerases (2006)
  • Author(s): Kawanishi M, Matsukawa K, Ohashi E, Takamura T, Otsuka Y, Watanabe M, Sugimura T, Nakabayashi K, Hanaoka F, Ohmori H, Yagi T.
  • Journal Title: New Developments in Mutation Research (in press)
• [Journal Article] Differential and collaborative actions of Rad51 paralog Proteins in cellular response to DNA damage (2005)
  • Author(s): Yonetani, Y., Hochegger, H., Sonoda, E., Shinya, S., Yoshikawa, H., Takeda, S., Yamazoe, M.
  • Journal Title: Nucleic Acids Res 25 Pages: 6103-6111
• [Journal Article] Multiple roles of vertebrate REV genes in DNA repair and recombination (2005)
  • Author(s): Okada, T., Sonoda, E., Yoshimura, M., Kawano, Y., Saya, H., Kohzaki, M., Takeda, S.
  • Journal Title: Mol Cell Biol 25 Pages: 103-6111
• [Journal Article] Multiple repair pathways mediate tolerance to chemotherapeutic cross-linking agents in vertebrate cells (2005)
  • Author(s): Nojima, K., Hochegger, et al., Sonoda, E.
  • Journal Title: Cancer Res 65 Pages: 11704-11711
• [Journal Article] Caenorhabditis elegans gemini homologue participates in cell cycle regulation and germ line development (2005)
  • Author(s): Ken-ichiro Yanagi
  • Journal Title: J.Biol.Chem. 280 Pages: 19689-19694
• [Journal Article] Human Werner helicase interacting Protein 1 (WRNIP1) functions as a novel modulator for DNA polymerase (2005)
  • Author(s): Toshiki Tsurimoto
  • Journal Title: Genes to Cells 10 Pages: 012-022
• [Journal Article] Normal immunoglobulin gene somatic hypermutation in Pol_-Pol_double-deficient mice (2005)
  • Author(s): Shimizu T, Azuma T, Ishiguro M, Kanjo N, Yamada S, Ohmori H.
  • Journal Title: Immunol Lett. 9 Pages: 259-264
• [Journal Article] DNA Polymerase k is specifically required for recovery from the benzo[a]pyrene-dihydrodiol epoxide (BPDE)-induced S-phase checkpoint (2005)
  • Author(s): Bi X, Slater DM, Ohmori H, Vaziri C.
  • Journal Title: J.Biol.Chem. 280 Pages: 22343-22355
• [Journal Article] Fen-1 facilitates homologous recombination by removing divergent sequences at DNA break ends (2005)
  • Author(s): Kikuchi, K., Taniguchi, Y., Hatanaka, A., Sonoda, E., Hochegger, H., Adachi, N., Matuzaki, Y., Koyama, H., van Gent, D.C.
  • Journal Title: Mol Cell Biol 25 Pages: 6948-6955
• [Journal Article] Dual roles for DNA polymerase eta in homologous DNA recombination and translesion DNA synthesis (2005)
  • Author(s): Kawamoto, T., Araki, K., Sonoda, E., Yamashita, Y.M., Harada, K., Kikuchi, K., Masutani, C., Hanaoka, F., Nozaki, K.
  • Journal Title: Mol Cell 20 Pages: 793-799
• [Journal Article] Similar effects of Brca2 truncation and Rad51 paralog deficiency on immunoglobulin V gene diversification in DT40 cells support an early role for Rad51 paralogs in homologous recombination (2005)
  • Author(s): Hatanaka, A., Yamazoe, M., Sale, J.E, Takata, M., Yamamoto, K., Kitao, H., Sonoda, F., Kikuchi, K., Yonetani, Y., Takeda, S.
  • Journal Title: Mol Cell Biol 25 Pages: 1124-1134
• [Journal Article] The ability of Sgs1 to interact with DNA topoisomerase III is essential for damage-induced recombination (2005)
  • Author(s): Ayako Ui
  • Journal Title: DNA Repair 4 Pages: 191-201
• [Journal Article] Epistasis between Fanconi anemia protein FANCC and BLM helicase in suppressing sister chromatid exchanges. (2005)
  • Author(s): Seiki Hirano
  • Journal Title: EMBO Journal 24 Pages: 418-427
• [Journal Article] Licensing for DNA replication requires a strict sequential assembly of Cdc6 and Cdt1 onto chromatin in Xenopus egg extracts. (2005)
  • Author(s): Takashi Tsuyama
  • Journal Title: Nucleic Acids Research 33 Pages: 765-775
• [Book] DT40 Handbook
  • Author(s): Masayuki Seki
  • Publisher: Springer(In press)