2016 Fiscal Year Annual Research Report
Analysis of the regulatory network of polymerases upon replication arrest
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16H02957
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
廣田 耕志 首都大学東京, 理工学研究科, 教授 (00342840)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | DNA損傷 / 複製 / 損傷乗り越え |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、申請者が独自に発見した、新規機構「複製ポリメラーゼによる損傷乗り越え」と既知の損傷乗り越えポリメラーゼの関係や制御機構、相同組換え経路との役割分担を研究し、ポリメラーゼネットワークの制御機構の解明を行っている。H28年度には、以下５点の成果を上げた。
(1) 複製ポリメラーゼδの３番目のサブユニットp66はポリメラーゼζのサブユニットとしても機能し、損傷乗り越えの促進に寄与することが知られているが、p66がポリメラーゼζとは独立して損傷乗り越えに寄与することを発見した。(2) 複製ポリメラーゼδは損傷箇所で機能停止すると信じられているが、損傷を乗り越えて複製を継続することができる。
(3) 複製ポリメラーゼδによる損傷乗り越えは、校正エキソヌクレアーゼ活性の不活性化によって大幅に上昇する。(4) 複製ポリメラーゼδは正確な複製のためにDNA合成活性中心が狭い構造となっているが、損傷箇所で乗り越え反応を行う際には、構造変換をしてエラープローンな複製を行う（フィデリティースイッチ仮説）。(5) 校正エキソヌクレアーゼ活性を変異で潰したPolεの変異体を作成し、複製ポリメラーゼεが複製末端に取り込んだチェーンタミネーターの除去を行うことでゲノムメンテナンスに寄与する。
上記５点の主に複製ポリメラーゼδやεの、複製に付随したDNA損傷応答での新機能の発見を、遺伝学や生化学手法を使用した研究により達成し、H28年度には、7報の論文を発表した。また、上記の複製ポリメラーゼδおよびεの機能と相関して機能する経路を複数発見した（未発表）。次年度以降に実施する質量分析手法を用いたp66複合体の解明のための細胞作成や条件検討はH28年度中に終了している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
計画していた複製ポリメラーゼδの研究に加え、リーディング鎖の複製を担当する複製ポリメラーゼεの研究も大きく進展し、２報の論文成果につながった。H29年度にも複製ポリメラーゼδと複製ポリメラーゼεの研究を継続し、それぞれ１報ずつ成果報告を予定している。
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| Strategy for Future Research Activity |
プロテオミクスアプローチにより、複製ポリメラーゼδやTLSポリメラーゼの動員に関わる因子を包括的に理解する取り組みを行う。具体的には、これまでに見出しているp66という複製ポリメラーゼδによる損傷乗り越えに必須の因子にタグを導入し、複製ポリメラーゼδ-p66の相互作用因子の同定を行う。このとき、損傷なしと損傷時で比較し、損傷乗り越えのときの相互作用因子をこの比較によって浮かび上がらせる。この実験で、p66による複製ポリメラーゼδと他の制御因子や他の修復経路とのクロストークを理解することができる。
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[Journal Article] The Dominant Role of Proofreading Exonuclease Activity of Replicative Polymerase ε in Cellular Tolerance Contributes to Cellular Tolerance of Cytarabine (Ara-C)2017
Author(s)
Masataka Tsuda, Kazuhiro Terada, Masato Ooka, Koji Kobayashi, Hiroyuki Sasanuma, Ryo Fujisawa, Toshiki Tsurimoto, Junpei Yamamoto, Shigenori Iwai, Kei Kadoda, Remi Akagawa, Shar-yin Naomi Huang, Yves Pommier, Julian E. Sale, Shunichi Takeda, and Kouji Hirota
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Journal Title
Oncotarget
Volume: in press
Pages: in press
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] In vivo evidence for translesion synthesis by the replicative DNA polymerase δ.2016
Author(s)
Hirota K, Tsuda M, Mohiuddin, Tsurimoto T, Cohen IS, Livneh Z, Kobayashi K, Narita T, Nishihara K, Murai J, Iwai S, Guilbaud G, Sale JE, Takeda S.
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Journal Title
Nucleic Acids Res
Volume: 44(15)
Pages: 7242-50
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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