2019 Fiscal Year Annual Research Report

An in vitro approach for dynamics of unstable short tandem repeats.

Research Project

Project/Area Number	16K07457
Research Institution	National Hospital Organization, Kyushu Cancer Center
Principal Investigator	織田信弥独立行政法人国立病院機構(九州がんセンター臨床研究センター), その他部局等, 腫瘍遺伝学研究室長 (40333372)
Project Period (FY)	2016-10-21 – 2020-03-31
Keywords	リピート配列 / DNA複製 / DNAポリメラーゼ / 複製エラー / マイクロサテライト不安定性 / ゲノム不安定性 / リピート病
Outline of Annual Research Achievements	短タンデムリピート(short tandem repeat, STR)は、DNA 複製の際にエラーが頻発する複製困難な配列であるにもかかわらず、真核生物ゲノム上に夥しい数が分布する。STR の生理機能は不明だが、その変化が一部のヒトがんや神経・筋疾患の病因となる。STR の変化の実態とその分子機序の解明が待たれるが、これまでの実際にin vivoで生じたリピート変化を帰納的に観察する研究には限界があった。本研究では、はじめてin vitro DNA 複製系を用い、リピートの普遍的な変化の動態をin vitro で観察し、変化を規定する分子要因を演繹的に明らかにすることを目的とした。計画の第1ステップはまず、複製型ポリメラーゼはどのようにリピート配列を複製するのか、1) 複製効率の変化と要因、2) 複製エラーの発生頻度と要因をin vitroで明らかにすることを目標とした。この目的に必要なさまざま性質のリピート配列をもつM13由来環状2本鎖DNA基質の作成を開始したが、進捗が遅れていた。自然界に存在しない配列を含むため、さまざまな困難が生じたが、昨年度末合成と調製を終了した。また、HeLa細胞の大量培養を行い、アッセイに必要な細胞粗抽出液を調製した。一方、第2ステップで予定した課題(リピート不安定性につながる分子異常の同定)として、ヒト疾患で見出されたDNAミスマッチ修復遺伝子変異をゲノム編集技術によりヒト細胞に導入し、観察されるマイクロサテライト配列変化の詳細を報告した(Hayashida G et al. Exp Cell Res, 2019)。