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2019 Fiscal Year Annual Research Report

Distinction of DSB repair pathways in mitosis and meiosis

Research Project

Project/Area Number 17H03711
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

太田 邦史  東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (90211789)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords減数分裂 / DNA再編成 / 組換え / ゲノム
Outline of Annual Research Achievements

ゲノムDNAの切断は、細胞に致死的な影響を及ぼすだけでなく、修復経路によって様々な染色体再編成や遺伝子変異を生じ、がん化や細胞老化などの疾患に結びつく。一方、減数分裂期にはSpo11 によるゲノムDNAの切断が組換えホットスポットで生じるが、染色体転座などは抑制され、比較的保守的なゲノム変化をもたらす。両者の違いは、Spo11によるDNA切断、相同染色体の対合やシナプトネマ構造といった減数分裂特異的な染色体構造の存在に起因すると考えられるが、その詳細は不明である。そこで本研究では、申請者が独自に開発した多部位ゲノムDNA 切断技術「TAQingシステム」を用いて、有糸分裂期と減数分裂期の染色体再編成の本質的な違い解析した。まず、有糸分裂期にTAQingシステムを実施すると、転座やコピー数変動など、減数分裂期組換えではほとんど見られないゲノムの大規模な再編成が多数観察された。線虫や分裂酵母では減数分裂期の相同染色体の分離は、Spo11によるDNA切断でなく放射線などでも代替できることが知られていた。ところが、Spo11を欠損させた出芽酵母の減数分裂期にTAQingを作動させると、胞子の生存率はSpo11欠損株と同じく極端に低いままだった。この株を顕微鏡観察すると、染色体異常が発生していることも確認された。以上から、ヒトなど同様の減数分裂期相同染色体分離機構を持つ出芽酵母では、Spo11によるDNA切断でないと正常の減数分裂期組換えが誘発できないことが明らかになった。これらの生物種では、Spo11によるホットスポットでのDNA切断が、相同組換えを正常に誘発するために不可欠であることが推測される。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (22 results)

All 2020 2019 Other

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 2 results) Presentation (16 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 4 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Maintenance of meiotic crossover against reduced double-strand break formation in fission yeast lacking histone H2A.Z.2020

    • Author(s)
      Yamada T,Yamada S , Ding D.-Q., Fujita Y , Takaya E, Hiraoka Y, Murakami H, Ohta K.
    • Journal Title

      Gene

      Volume: 743 Pages: 144615

    • DOI

      10.1016/j.gene.2020.144615

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Detection of DNA Damage-Induced DSBs by the Contour-Clamped Homogeneous Electric Field (CHEF) System in Mammalian Cells.2020

    • Author(s)
      Takiguchi Y, Kariyazono R, Ohta K
    • Journal Title

      Methods Mol Biol.

      Volume: 2119 Pages: 101-109

    • DOI

      10.1007/978-1-0716-0323-9_9

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Pulsed-Field Gel Electrophoresis for Detecting Chromosomal DNA Breakage in Fission Yeast.2020

    • Author(s)
      Yamada Y, Murakami H, Ohta K
    • Journal Title

      Methods Mol Biol.

      Volume: 2119 Pages: 135-143

    • DOI

      10.1007/978-1-0716-0323-9_12

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] lncRNA transcriptional initiation induces chromatin remodeling within a limited range in the fission yeast fbp1 promoter.2019

    • Author(s)
      Senmatsu S, Asada R, Abe T, Hoffman CS, Ohta K, Hirota K.
    • Journal Title

      Sci Rep.

      Volume: 9 Pages: 299

    • DOI

      10.1038/s41598-018-36049-0

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Conserved HORMA domain-containing protein Hop1 stabilizes interaction between proteins of meiotic DNA break hotspots and chromosome axis.2019

    • Author(s)
      Kariyazono R, Oda A, Yamada T, Ohta K.
    • Journal Title

      Nucl. Acids Res.

      Volume: 47 Pages: 10166-10180

    • DOI

      10.1093/nar/gkz754

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] エンドヌクレアーゼTaqIの直接導入で得られた産業用酵母の再編成ゲノムの構造解析2020

    • Author(s)
      安川 泰史、小田 有沙、増尾 直久、太田 邦史
    • Organizer
      日本農芸化学会2020年度大会
  • [Presentation] 制限酵素 TaqI を用いたゲノム再編成技術 TAQing; Genome rearrangement using the restriction enzyme Taq12019

    • Author(s)
      小田 有沙 、中村 隆宏 、村本 伸彦 、田中 秀典 、久郷 和人 、光川 典宏 、太田 邦史
    • Organizer
      第19回日本蛋白質科学会年会 第71回日本細胞生物学会大会 合同年次大会
    • Invited
  • [Presentation] Chromatin and non-coding transcription during glucose starvation.2019

    • Author(s)
      A.Oda, N.Takemata, K.Kobayashi, H.Nakaoka, Y.Wakamoto, K.Ohta..
    • Organizer
      EMBO Workshop on Fission Yeast The 10th International Meeting
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 染色体構造中における減数分裂期DSB形成機構2019

    • Author(s)
      山田貴富、太田邦史、村上浩士
    • Organizer
      酵母遺伝学フォーラム第52回研究報告会
  • [Presentation] Cas9およびdCas9のオフターゲットの実際2019

    • Author(s)
      安心院祥、小田有沙、太田 邦史
    • Organizer
      日本遺伝学会第91回大会
  • [Presentation] CRISPR/Cas9(dCas9)におけるoff-targetのゲノムワイド解析2019

    • Author(s)
      安心院祥、小田有沙、太田 邦史
    • Organizer
      日本遺伝学会第91回大会
  • [Presentation] 集まると変わること:酵母のストレス応答,あるいは生物と物理の共同研究について2019

    • Author(s)
      小田 有沙、畠山 哲央
    • Organizer
      第71回日本生物工学会大会
    • Invited
  • [Presentation] 分裂酵母染色体構造中における減数分裂期DNA二重鎖切断機構2019

    • Author(s)
      山田貴富、久郷和人、太田邦史、村上浩士
    • Organizer
      第25回DNA複製・組換え・修復ワークショップ
  • [Presentation] 減数分裂期特異的HORMAドメインタンパク質Hop1によるDSB形成促進機構の解析2019

    • Author(s)
      仮屋園遼、小田有沙、山田貴富、太田邦史
    • Organizer
      第25回DNA複製・組換え・修復ワークショップ
  • [Presentation] 利己的な酵母たち~細胞間コミュニケーションを介した酵母の生存戦略2019

    • Author(s)
      小田有沙
    • Organizer
      酵母コンソーシアム第 4 回セミナー
    • Invited
  • [Presentation] 相同組換え修復を利用したHPRT1遺伝子のノックイン効率向上2019

    • Author(s)
      樋口真希、小澤高嶺、河野宏光、魚崎英毅、花園豊、太田邦史
    • Organizer
      第42回日本分子生物学会年会
  • [Presentation] Contribution of genome rearrangements to genome evolution2019

    • Author(s)
      Kunihiro Ohta
    • Organizer
      第42回日本分子生物学会年会
    • Invited
  • [Presentation] グルコース飢餓時のマウス膵β細胞株MIN6におけるプロモーター付随転写物の解析2019

    • Author(s)
      荒木 海人, 土屋 一郎, 石井 智子, 吉田(大澤) 奈摘, 太田 邦史
    • Organizer
      第42回日本分子生物学会年会
  • [Presentation] CRISPR/dCas9を用いた転写制御におけるoff-target解析2019

    • Author(s)
      安心院祥、仮屋園遼、太田邦史
    • Organizer
      第 37 回 染色体ワークショップ 第 18 回 核ダイナミクス研究会
  • [Presentation] TAQingシステムを用いたSpo11のDSB導入機構と減数分裂期組換えの解析2019

    • Author(s)
      滝口友莉、仮屋園遼、太田邦史
    • Organizer
      第 37 回 染色体ワークショップ 第 18 回 核ダイナミクス研究会
  • [Presentation] 出芽酵母のキシロース資化耐熱株で生じたゲノム再編成の解析2019

    • Author(s)
      河野宏光、小田有沙、久郷和人、饗場篤、舛本寛、太田邦史
    • Organizer
      第 37 回 染色体ワークショップ 第 18 回 核ダイナミクス研究会
  • [Remarks] ゲノム進化を加速する新しい技術~TAQingシステム

    • URL

      https://www.c.u-tokyo.ac.jp/info/about/booklet-gazette/bulletin/603/open/603-03-1.html

URL: 

Published: 2022-03-04  

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