Elucidation of DNA replication program in mammalian cells

2008 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18207009
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Functional biochemistry
• Research Institution: Tokyo Metropolitan Organization for Medical Research
• Principal Investigator: MASAI Hisao Tokyo Metropolitan Organization for Medical Research, 東京都臨床医学総合研究所, 参事研究員 (40229349)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): YOSHIZAWA Naoko 財団法人東京都医学研究機構, 東京都臨床医学総合研究所, 主任研究員 (30344071) ; TAKAI Yuko 財団法人東京都医学研究機構, 東京都臨床医学総合研究所, 主任研究員 (90332270) ; ISHII Ai 財団法人東京都医学研究機構, 東京都臨床医学総合研究所, 主任研究員 (80124436) ; MATSUMOTO Seiji 財団法人東京都医学研究機構, 東京都臨床医学総合研究所, 研究員 (40190532) ; MORIYAMA Kenji 財団法人東京都医学研究機構, 東京都臨床医学総合研究所, 研究員 (00250217) ; SHINMOTO Micie 財団法人東京都医学研究機構, 東京都臨床医学総合研究所, 研究員 (20216237) ; MIYATAKE Syouitirou 財団法人東京都医学研究機構, 東京都臨床医学総合研究所, 副参事研究員 (30239420)
• Project Period (FY): 2006 – 2008
• Keywords: 遺伝子の情報発現と複製

Research Abstract

動物細胞のゲノム一次元上、 時間的、 空間的でのプログラムを解明するために、分裂酵母および動物細胞を用いて複製起点の局在や活性化タイミングの解析を行なった。その結果動物細胞において複製タイミングの境界領域を同定し、転写因子、核骨格結合因子であるSATB1がこれに関与することを明らかにした。また複製開始を制御するCdc7キナーゼはMCMのリン酸化を介してCdc45のMCMへの結合を促進することを明らかにした。さらに、Cdc6,ASK,CycliA,CycinB の高発現がES 細胞特有の細胞周期進行を可能にしている可能性を発見し、その発現の制御を担うEmi1を同定した。また分裂酵母を用いそのCdc7ホモログHsk1遺伝子のバイパス変異体の解析から、複製開始を負に制御する因子Mrc1,Bsk2を同定するとともに、複製開始に影響をあたえるその他の要素あるいはクロマチン構造の影響を発見した。これらの発見は複製プログラムの遺伝的制御と可塑性の分子基盤に新しい洞察を与えた。

Research Products

• [Journal Article] Roles of human AND-1 in chromosome transactions in S phase. (2009)
  • Author(s): Yoshizawa-Sugata, N., and Masai, H.
  • Journal Title: J. Biol. Chem. [Epub ahead of print] Pages: 0
• [Journal Article] Interactions between Swi1-Swi3, Mrc1 and S phase kinase, Hsk1 may regulate cellular responses to stalled replication forks in fission yeast. (2009)
  • Author(s): Shimmoto, S., Matsumoto, S., Hayano, M., Yokoyama, M., Noguchi, E., Russell, P. and Masai, H
  • Journal Title: Genes to Cells in press Pages: 0
• [Journal Article] Dbf4. (2009)
  • Author(s): Toh, G.K. and Masai, H.
  • Journal Title: UCSD-Nature Molecule Pages in press Pages: 0
• [Journal Article] Cdt1 forms a complex with MCM andactivates its helicase activity. (2008)
  • Author(s): Zhiying, Y. and Masai, H.
  • Journal Title: J. Biol. Chem. 283 Pages: 24469-24477
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identification of stimulators and inhibitors of Cdc7 kinase in vitro. (2008)
  • Author(s): Kakusho, N., Taniyama, C., and Masai, H.
  • Journal Title: J. Biol. Chem. 283 Pages: 19211-19218
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Spatio-temporal dynamics of multicellular cell cycle progression. (2008)
  • Author(s): Sakaue-Sawano, A., Kurokawa, H., Morimura, T., Hanyu, A., Hama, H.,Kashiwagi, S., Fukami, K., Imamura, T., Ogawa, M., Masai, H., and Miyawaki, A.
  • Journal Title: Cell 132 Pages: 487-498
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cdc7-dependent phosphorylation of Mer2 facilitates initiation of yeast meiotic recombination. (2008)
  • Author(s): Sasanuma, H., Hirota, K., Fukuda, T., Kakusho, N., Kugou, N., Kawasaki, Y., Shibata, T., Masai, H., and Ohta, K.
  • Journal Title: Genes & Dev. 22 Pages: 398-410
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cdc7 kinase is required for Claspin phosphorylation in DNA replication checkpoint. (2008)
  • Author(s): Kim, J-M., Kakusho, N., Yamada, M., Kanoh, Y., Takemoto, N., and Masai, H.
  • Journal Title: Oncogene 27 Pages: 3475-3482
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cdc7 as a potential new target for cancer therapy. (2008)
  • Author(s): Ito, S., Taniyama, C., Arai, N. and Masai, H.
  • Journal Title: Drug News and Perspectives 21 Pages: 481-488
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Drug Design with Cdc7 kinase, a potential novel cancer therapy target. (2008)
  • Author(s): Sawa, M. and Masai, H.
  • Journal Title: Drug Design, Development and Therapy 2 Pages: 255-264
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Regulation of DNA replication factors by E2F in cancer and embryonic stem cells. (2008)
  • Author(s): Fujii-Yamamoto, H., Yamada. M., and Masai, H.
  • Journal Title: in "Control of Cellular Physiology by E2F Transcription Factors" Research Signpost Pages: 209-221
• [Journal Article] Structural basis of the 3'-end recognition of a leading strand in stalled DNA replication forks by PriA. (2007)
  • Author(s): Sasaki, K., Ose, T., Okamoto,N., Maenaka, K., Tanaka, T., Masai, H.,Saito, M., Shirai, T. and Kohda, D.
  • Journal Title: EMBO J. 26 Pages: 19917-19927
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Human Tim/Timeless-interacting protein, Tipin, is required for efficient progression of S phase and DNA replication checkpoint. (2007)
  • Author(s): Yoshizawa-Sugata, N. and Masai, H.
  • Journal Title: J. Biol. Chem. 282 Pages: 2729-2740
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Escherichia coli PriA protein: Two modes of DNA binding and activation of ATP hydrolysis. (2007)
  • Author(s): Tanaka, T., Mizukoshi, T., Sasaki, K., Kohda, D., and Masai, H.
  • Journal Title: J. Biol. Chem. 282 Pages: 19917-19927
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Rad3-Cds1 mediates coupling ofinitiation of meiotic recombination with DNA replication: Mei4-dependent transcription as a potential target of meiotic checkpoint. (2006)
  • Author(s): Ogino, K., and Masai, H.
  • Journal Title: J. Biol. Chem. 281 Pages: 1338-1344
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Stabilization of a stalled replication fork by concerted actions of two helicases. (2006)
  • Author(s): Tanaka, T. and Masai, H.
  • Journal Title: J. Biol. Chem. 281 Pages: 3484-3493
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Crystallization and preliminary crystallographic analysis of the N-terminal domain of PriA from Escherichia coli. (2006)
  • Author(s): Sasaki, K., Ose, T., Tanaka, T., Mizukoshi, T., Ishigaki, T., Maenaka,K., Masai, H. and Kohda, D.
  • Journal Title: Biochim. Biophys. Acta. 1764 Pages: 157-160
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Nuclear import of Epstein-Barr Virus Nuclear Antigen 1 mediated by NPI-1 (Importin α5) is up- and down-regulated by phosphorylation of the nuclear localization signal for which Lys379 and Arg 380 are essential. (2006)
  • Author(s): Kitamura, R., Sekimoto, T., Ito, S., Harada, S., Yamagata, H., Masai, H., Yoneda, H. and Yanagi, K.
  • Journal Title: J. Virol. 80 Pages: 1979-1991
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hsk1 kinase is required for induction of meiotic double-stranded DNA breaks without involving checkpoint kinases in fission yeast. (2006)
  • Author(s): Ogino, K., Hirota, K., Matsumoto, S., Takeda, T., Ohta, K., Arai, K.and Masai, H.
  • Journal Title: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 103 Pages: 8131-8136
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Replication initiation from a novel origin identified in the Th2 cytokine cluster locus requires a distant conserved non-coding sequence. (2006)
  • Author(s): Hayashida, T., Oda, M., Ohsawa K.,Yamaguchi A., Giacca, M., Locksley,R.M., Masai, H., and Miyatake, S.
  • Journal Title: J. Immunol. 176 Pages: 5446-5454
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Phosphorylation of MCM4 by Cdc7 kinase facilitates its interaction with Cdc45 on the chromatin. (2006)
  • Author(s): Masai, H., Taniyama, C., Ogino, K., Matsui, E., Kakusho, N., Matsumoto, S., Kim, J-M., Ishii, A., Tanaka, T., Kobayashi, T., Tamai, K., Ohtani, K., and Arai, K.
  • Journal Title: J. Biol. Chem. 281 Pages: 39249-32961
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Regula tion of replication fork integrity during S phase. (2008)
  • Author(s): Hisao Masai, Motoshi Hayano, Seiji Matsumoto, Yutaka Kanoh, Mika Yokoyama, Michie Shinmoto, Naoko Kakusho, Naoko Yoshizawa and Taku Tanaka
  • Organizer: BMB2008
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド
  • Year and Date: 20081209-12
• [Presentation] REGULATION OF ESTABLISHMENT AND STABLE MAINTENANCE OF REPLICATION FORKS BY CDC7 KINASE (2007)
  • Author(s): 正井久雄
  • Organizer: 第30回日本分子生物学会年会、第80回日本生化学会大会 合同大会BMB2007 シンポジウム「DNA複製の進行と停止を制御する分子装置」
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2007-12-15
• [Book] 序 蛋白質核酸酵素 増刊号「染色体サイクル」(正井久雄、升方久夫、釣本敏樹、仁木宏典、篠原彰 編集) (2009)
  • Author(s): 正井久雄
  • Total Pages: 307
  • Publisher: 共立出版
• [Book] 序論 染色体サイクルの基礎. 蛋白質核酸酵素 増刊号「染色体サイクル」(正井久雄、升方久夫、釣本敏樹、仁木宏典、篠原彰 編集) (2009)
  • Author(s): 正井久雄
  • Total Pages: 311-316
  • Publisher: 共立出版
• [Book] 染色体サイクルの連係的制御機構 概論 蛋白質核酸酵素 増刊号「染色体サイクル」(正井久雄、升方久夫、釣本敏樹、仁木宏典、篠原彰編集) (2009)
  • Author(s): 正井久雄
  • Total Pages: 521-523
  • Publisher: 共立出版
• [Book] Cdc7キナーゼによる染色体サイクル制御. 蛋白質核酸酵素 増刊号「染色体サイクル」(正井久雄、升方久夫、釣本敏樹、仁木宏典、篠原彰編集) (2009)
  • Author(s): 正井久雄
  • Total Pages: 524-530
  • Publisher: 共立出版
• [Book] S期開始&#8226 ; 進行の制御と疾患. 炎症と免疫 (2009)
  • Author(s): 正井久雄
  • Total Pages: 21-28
  • Publisher: 先端医学社
• [Book] 細胞周期を時空間的に可視化する技術.細胞工学、「細胞周期研究の新たなステージ」(岸本建雄 編集)28 (2009)
  • Author(s): 阪上-沢野朝子、正井久雄、宮脇敦史
  • Total Pages: 14-21
  • Publisher: 秀潤社
• [Book] 細胞周期を時空間的に可視化する技術.最新医学 増刊号「幹細胞研究の最近の進歩」 (2009)
  • Author(s): 阪上-沢野朝子、正井久雄、宮脇敦史
  • Total Pages: 698-701
  • Publisher: 最新医学社
• [Book] 細胞周期をリアルタイムに可視化する技術. 実験医学、増刊号「生命現象の動的理解を目指すライブイメージング」 (宮脇敦史 編集)26 (2008)
  • Author(s): 阪上-沢野朝子、正井久雄、宮脇敦史
  • Total Pages: 148-155
  • Publisher: 羊土社
• [Book] 序 DNA複製研究の過去、現在、未来. 細胞工学「細胞増殖とゲノム安定性維持のかなめ、DNA複製のメカニズム解明に迫る、(正井久雄 編集)27 (2008)
  • Author(s): 正井久雄
  • Total Pages: 962-966
  • Publisher: 秀潤社
• [Book] DNA複製開始と進行のゲノムワイドのプロファイル解析. 細胞工学「細胞増殖とゲノム安定性維持のかなめ、DNA複製のメカニズム解明に迫る」(正井久雄 編集) 27 (2008)
  • Author(s): 加納豊、正井久雄、白髭克彦
  • Total Pages: 1008-1012
  • Publisher: 秀潤社
• [Book] 「染色体サイクル : 複製• ; 分配• ; 組換え• ; 修復•クロマチン制御のメカニズムとその異常による疾患」序文 実験医学 増刊号 (2007)
  • Author(s): 正井久雄
  • Publisher: 羊土社
• [Book] 概論"染色体サイクル制御の分子メカニズム" 実験医学 増刊号「染色体サイクル」 (2007)
  • Author(s): 正井 久雄、渡邊嘉典
  • Total Pages: 16-23
  • Publisher: 羊土社
• [Book] 2007)"MCMタンパク質のDNA複製における役割" 実験医学増刊号「染色体サイクル」 (2007)
  • Author(s): You Zhiying, 正井久雄
  • Total Pages: 37-41
  • Publisher: 羊土社
• [Book] "Cdc7キナーゼによる複製フォーク制御" 実験医学増刊号「染色体サイクル」 (2007)
  • Author(s): 正井久雄、松本清治
  • Total Pages: 78-85
  • Publisher: 羊土社
• [Book] 生化学辞典(分担)第4版 (2007)
  • Author(s): 正井久雄
  • Publisher: 東京化学同人
• [Book] "Southwestern法" 「分子間相互作用解析ハンドブック」 (2007)
  • Author(s): 田中卓、正井久雄
  • Total Pages: 160-163
  • Publisher: 羊土社
• [Book] "UVクロスリンキング法" 「分子間相互作用解析ハンドブック」 (2007)
  • Author(s): You Zhiying、正井久雄
  • Total Pages: 164-167
  • Publisher: 羊土社
• [Book] 第15章"Cell cycle control, apoptosis and ageing" ヒトの分子生物学(村松正實 監訳) (2006)
  • Author(s): 正井久雄
  • Total Pages: 408-442
  • Publisher: 丸善株式会社
• [Book] 体細胞分裂に重要な役割を果たす分裂酵母Cdc7類似キナーゼ, Hsk1タンパク質は減数分裂期組換えの開始に必要とされる"細胞工学25巻 (2006)
  • Author(s): 荻野桂子、廣田耕志、太田邦史、正井久雄
  • Total Pages: 1048-1049
  • Publisher: 秀潤社