生細胞イメージングによる動物細胞DNA修復過程解析

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17570160
• 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): 田野 恵三 京都大学, 原子炉実験所, 助教授 (00183468)
• Keywords: DT40 / DNA修復 / Rad51 / 緑色蛍光蛋白 / H2AX / ポリメラーゼQ / UBC13

Research Abstract

DNA修復に関わる新規因子として、ポリメラーゼQ、UBC13、H2AXなどをターゲットとしてニワトリ細胞DT40、ヒトHeLa細胞などを用いて解析を行った。解析法としては、DNA損傷に対する感受性試験、緑色蛍光タンパク質(GFP)標識法や免疫蛍光染色法による細胞内のタンパク質の挙動、生化学解析法などを使用した。
その結果、1)ポリメラーゼQは、レーザーによる損傷後直ちに損傷部位に集積し、5分後には消失することが判明した。さらに、ポリメラーゼQ欠損株による感受性試験と生化学解析の結果、ポリメラーゼQは塩基除去修復に関わる新規のタンパク質であることがわかった。
2)UBC13はユビキチン化に関与する機能不明なタンパク質であった。今回UBC13欠損株およびUBC13ノックダウン株を作製して、UBC13が2重鎖切断修復に必須の酵素であることを発見した。UBC13欠損株は様々なDNA損傷剤に高い感受性を示した。UBC13欠損株は組換えタンパク質Rad51の集積が消失していた。また、DNA損傷に関わる重要なタンパク質であるH2AXのユビキチン化が消失していた。レーザーを用いたDNA損傷実験より、UBC13がない状況下では、切断DNA末端を処理して修復に導く様々なタンパク質が切断端に集積しないことがわかった。
3)ピストンH2AXタンパク質のリン酸かは放射線照射後、直ちに誘導されるが、このリン酸化が組換え修復に重要な働きをしていることを見いだした。
これらの3つの成果は、論文にまとめ発表した。

Research Products

• [Journal Article] Interplay between DNA polymerases beta and lambda in repair of oxidation DNA damage in chicken DT40 cells (2007)
  • Author(s): Tano, K., Nakamura, J., Asagoshi, K., Arakawa, H., Sonoda, E., Braithwaite, E.K., Prasad, R., Buerstedde, J.M., Takeda, S., Watanabe, M., Wilson, S.H.
  • Journal Title: DNA Repair (Amst) (In press)
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [Journal Article] Collaborative roles of gammaH2AX and the Rad51 paralog Xrcc3 in homologous recombinational repair. (2007)
  • Author(s): Sonoda, E., Zhao, G.Y., Kohzaki, M., Dhar, P.K., Kikuchi, K., Redon, C., Pilch, D.R., Bonner, W.M., Nakano, A., Watanabe, M., Nakayama, T., et al.
  • Journal Title: DNA Repair (Amst) 6 Pages: 280-292
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [Journal Article] A Critical Role for the Ubiquitin-Conjugating Enzyme Ubc13 in Initiating Homologous Recombination. (2007)
  • Author(s): Zhao, G.Y., Sonoda, E., Barber, L.J., Oka, H., Murakawa, Y., Yamada, K., Ikura, T., Wang, X., Kobayashi, M., Yamamoto et al.
  • Journal Title: Mol Cell 25 Pages: 663-675
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [Journal Article] Cooperative Roles of Vertebrate Fbh1 and Blm DNA Helicases in Avoidance of Crossovers during Recombination Initiated by Replication Fork Collapse. (2007)
  • Author(s): Kohzaki, M., Hatanaka, A., Sonoda, E., Yamazoe, M., Kikuchi, K., Trung, N.V., Szuts, D., Sale, J.E., Shinagawa, H., Watanabe, M., Takeda, S.
  • Journal Title: Mol Cell Biol 27 Pages: 2812-2820
• [Journal Article] REV1 Protein Interacts with PCNA : Significance of the REV1 BRCT Domain In Vitro and In Vivo. (2006)
  • Author(s): Guo, C., Sonoda, E., Tang, T.S., Parker, J.L., Bielen, A.B., Takeda, S., Ulrich, H.D., Friedberg, E.C.
  • Journal Title: Mol Cell 23 Pages: 265-271
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [Journal Article] Ubiquitin-Binding Motifs in REV1 Protein Are Required For Its Role in the Tolerance of DNA Damage. (2006)
  • Author(s): Guo, C., Tang, T.S., Bienko, M., Parker, J.L., Bielen, A.B., Sonoda, E., Takeda, S., Ulrich, H.D., Dikic, I., Friedberg, E.C.
  • Journal Title: Mol Cell Biol 26 Pages: 8892-8900
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [Journal Article] Differential usage of non-homologous end-joining and homologous recombination in double strand break repair. (2006)
  • Author(s): Sonoda, E., Hochegger, H., Saberi, A., Taniguchi, Y., Takeda, S.
  • Journal Title: DNA Repair (Amst) 5 Pages: 1021-1029
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [Journal Article] REV3 and REV1 play major roles in recombination-independent repair of DNA interstrand cross-links mediated by monoubiquitinated proliferating cell nuclear antigen (PCNA). (2006)
  • Author(s): Shen, X., Jun, S., O'Neal, L.E., Sonoda, E., Bemark, M., Sale, J.E., Li, L.
  • Journal Title: J Biol Chem 281 Pages: 13869-13872
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [Journal Article] A naturally occurring genetic variant of human XRCC2 (R188H) confers increased resistance to cisplatin-induced DNA damage. (2006)
  • Author(s): Danoy, P., Sonoda, E., Lathrop, M., Takeda, S., Matsuda, F.
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun 352 Pages: 763-768
  • Description: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [Journal Article] Vertebrate POLQ and POLbeta Cooperate In Base Excision Repair of Oxidative DNA Damage. (2006)
  • Author(s): Yoshimura, M., Kohzaki, M., Nakamura, J., Asagoshi, K., Sonoda, E., Hou, E., Prasad, R., Wilson, S.H., Tano, K., Yasui, A., Lan, L., Seki, M., Wood, R.D., Arakawa, H., Buerstedde, J.M., Hochegger, et al.
  • Journal Title: Mol Cell 24 Pages: 115-125
• [Journal Article] A novel Rad18 function involved in protection of the vertebrate genome after exposure to camptothecin. (2006)
  • Author(s): Yoshimura, A., Nishino, K., Takezawa, J., Tada, S., Kobayashi, T., Sonoda, E., Kawamoto, T., Takeda, S., Ishii, Y., Yamada, K., Enomoto, T., Seki.M.
  • Journal Title: DNA Repair (Amst) 5 Pages: 1307-1316