DNA二本鎖切断修復機構に関与する機能未知の小頭症新規責任因子の分子機能解析

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17H01877
• Research Institution: Nagasaki University
• Principal Investigator: 中沢 由華 長崎大学, 原爆後障害医療研究所, 助教 (00533902)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡 泰由 名古屋大学, 環境医学研究所, 特任助教 (60762383) ; 荻 朋男 名古屋大学, 環境医学研究所, 教授 (80508317)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 修復

Outline of Annual Research Achievements

我々は、DNA損傷応答・DNA修復機構の破綻により発症する遺伝性疾患の症例を国内外より収集し、疾患発症原因となる遺伝子変異を同定する中で、新規のDNA修復関連遺伝子の探索を進めてきた。新規疾患として報告したXRCC4症候群 (郭, 中沢,Woodbineら JACI2015) の表現系の一つである小頭症に関して、より詳細な病態解析を実施するため、小頭症を示す遺伝性疾患の追加症例収集を行い、探索的ゲノム解析を実施した。その結果、両親が近親婚の兄弟例の解析から、DNA二本鎖切断修復応答機構に関与することが疑われる新たな機能未知の小頭症責任因子を同定した。本研究では、この新規遺伝子Xの機能解明、及び本遺伝子の異常により発症する疾患の分子病態解明を目指している。遺伝子Xの機能は未知であるが、短波長レーザーの局所照射によるDNA損傷誘発に対して、V５タグ付き蛋白質XがDNA損傷部位に集積することを確認している。また、siRNA遺伝子発現抑制法によって、RNF8もしくはRNF168の発現を抑制した細胞では、蛋白質XのDNA損傷部位への集積が阻害されることを認めている。さらに、CRISPR/Cas9遺伝子改変法にて、遺伝子X欠損マウスの作製を試みたところ、胎生致死であることを確認している。そこで、遺伝子Xの遺伝子改変マウス(矮小変異)の作製に取り組み、成功させている。本マウスは正常に出生し、生後3ヶ月まではヒト疾患で観察された特徴的な表現系を示さなかった。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

小頭症の誘発に関与する新規遺伝子Xの詳細な機能解析は未だ途中であるが、短波長レーザーによるDNA損傷部位へのリクリート解析や、siRNA遺伝子発現抑制法による蛋白質XとDNA二重鎖切断修復因子群との相互作用解析の結果などから、蛋白質XがDNA二重鎖切断修復機構に何らかの関与をしている可能性は強まったと考えられる。さらに、CRISPR/Cas9遺伝子改変法にて、遺伝子X欠損マウスおよび遺伝子改変マウス(矮小変異)の作製に取り組み、遺伝子改変マウスの作製に成功している。また、本研究対象症例と同様の病態を示す疾患原因未同定の症例を複数新たに収集しており、収集症例数は今後も増加する見込みであることから、本研究は順調に進展していると考えられる。

Strategy for Future Research Activity

遺伝子Xの遺伝子改変マウス(矮小変異)の作製に成功しており、本マウスは正常に出生し、生後3ヶ月まではヒト疾患で観察された特徴的な表現系を示さなかった。引き続き、当該疾患モデルマウスの詳細な病態解析を実施する予定である。また、精密質量分析法を用いた蛋白質Xの相互作用因子の探索を継続して進めるほか、蛋白質XのDNA損傷応答シグナル伝達への関与についても調査を進める。1年目までに研究代表者らが保有していた疾患症例で、本研究対象疾患と同様の症状を示す疾患原因不明の検体について、遺伝子Xおよび関連遺伝子の配列を調査したが、病的と考えられる変異を持つ症例は抽出されなかった。一方、本研究対象と同様の病態を示す症例を新たに複数収集したことから、これらの遺伝子Xの配列調査を引き続き実施する。遺伝子X上に変異が同定されない場合には、次世代ゲノム解析(全エキソーム解析など)により疾患原因遺伝子変異の同定を進め、遺伝子Xとの関連を調査する予定である。また、引き続き、類似症例の収集を実施する。

Research Products

• [Journal Article] Novel function of HATs and HDACs in homologous recombination through acetylation of human RAD52 at double-strand break sites (2018)
  • Author(s): Yasuda T, Kagawa W, Ogi T, Kato TA, Suzuki T, Dohmae N, Takizawa K, Nakazawa Y, Genet MD, Saotome M, Hama M, Konishi T, Nakajima NI, Hazawa M, Tomita M, Koike M, Noshiro K, Tomiyama K, Obara C, Gotoh T, Ui A, Fujimori A, Nakayama F, Hanaoka F, Sugasawa K, Okayasu R, Jeggo PA, Tajima K.
  • Journal Title: PLOS Genetics Volume: 14 Pages: e1007277
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1007277
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] ALC1/CHD1L, a chromatin-remodeling enzyme, is required for efficient base excision repair (2017)
  • Author(s): Tsuda M, Cho K, Ooka M, Shimizu N, Watanabe R, Yasui A, Nakazawa Y, Ogi T, Harada H, Agama K, Nakamura J, Asada R, Fujiike H, Sakuma T, Yamamoto T, Murai J, Hiraoka M, Koike K, Pommier Y, Takeda S, Hirota K.
  • Journal Title: PLOS ONE Volume: 12 Pages: e0188320
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0188320
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Common TFIIH recruitment mechanism in global genome and transcription-coupled repair subpathways (2017)
  • Author(s): Okuda M, Nakazawa Y, Guo C, Ogi T, Nishimura Y.
  • Journal Title: Nucleic Acids Research Volume: 45 Pages: 13043～13055
  • DOI: 10.1093/nar/gkx970
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Transplantation of bioengineered rat lungs recellularized with endothelial and adipose-derived stromal cells (2017)
  • Author(s): Doi R, Tsuchiya T, Mitsutake N, Nishimura S, Matsuu-Matsuyama M, Nakazawa Y, Ogi T, Akita S, Yukawa H, Baba Y, Yamasaki N, Matsumoto K, Miyazaki T, Kamohara R, Hatachi G, Sengyoku H, Watanabe H, Obata T, Niklason LE, Nagayasu T
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 7 Pages: 8447
  • DOI: 10.1038/s41598-017-09115-2
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] PCNA ubiquitylation ensures timely completion of unperturbed DNA replication in fission yeast (2017)
  • Author(s): Daigaku Y, Etheridge TJ, Nakazawa Y, Nakayama M, Watson AT, Miyabe I, Ogi T, Osborne MA, Carr AM.
  • Journal Title: PLOS Genetics Volume: 13 Pages: e1006789
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1006789
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] An XPA gene splicing mutation resulting in trace protein expression in an elderly patient with xeroderma pigmentosum group A without neurological abnormalities (2017)
  • Author(s): Takahashi Y, Endo Y, Kusaka-Kikushima A, Nakamaura S, Nakazawa Y, Ogi T, Uryu M, Tsuji M, Furue M, Moriwaki S.
  • Journal Title: British Journal of Dermatology Volume: 177 Pages: 253～257
  • DOI: 10.1111/bjd.15051
  • Peer Reviewed
• [Presentation] ゲノム不安定性を示す遺伝性疾患群の疾患責任遺伝子変異の探索. (2017)
  • Author(s): 中沢由華、千住千佳子、岡泰由、嶋田繭子、宮崎仁美、郭朝万、賈楠、荻朋男.
  • Organizer: 第40回日本分子生物学会年会
• [Presentation] マルチオミクス解析による希少遺伝性疾患発症責任因子の同定. (2017)
  • Author(s): 岡泰由、中沢由華、荻朋男.
  • Organizer: 第40回日本分子生物学会年会
• [Presentation] Molecular pathogenesis underlying Cockayne syndrome and UV-sensitive syndrome. (2017)
  • Author(s): Jia N, Guo C, Oka Y, Nakazawa Y, Shimada M, Miyazaki H, Ogi T.
  • Organizer: 第40回日本分子生物学会年会
• [Presentation] A Novel Gene Mutation Of Japanese Xeroderma Pigmentosum Complementation Group F Patients. (2017)
  • Author(s): Senju C, Nakazawa Y, Ogi T.
  • Organizer: 第40回日本分子生物学会年会
• [Presentation] Very mild CS type-IV cases with mutations in the CSB gene. (2017)
  • Author(s): Jia N, Guo C, Oka Y, Nakazawa Y, Shimada M, Miyazaki H, Ogi T.
  • Organizer: 第24回DNA複製・組換え・修復ワークショップ
• [Presentation] Identification of pathogenic mutations in patients with rare diseases using multi-omics analysis. (2017)
  • Author(s): Oka Y, Nakazawa Y, Ogi T.
  • Organizer: 日本プロテオーム学会2017年大会
• [Presentation] DNA修復機構欠損性疾患の病態解明研究. (2017)
  • Author(s): 中沢由華、賈楠、嶋田繭子、宮崎仁美、千住千佳子、郭朝万、岡泰由、荻朋男.
  • Organizer: 第２回放射線災害・医科学研究拠点カンファランス
• [Remarks] 長崎大学原爆後障害医療研究所HP
  • URL: http://www-sdc.med.nagasaki-u.ac.jp/index-sjis.html