2019 Fiscal Year Annual Research Report
ＤＮＡ損傷修復における細胞核構造とクロマチンの相互作用：その機構解明と人為操作
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18J40044
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
尾間 由佳子 東北大学, 農学研究科, 特別研究員(RPD) (20443997)
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| Project Period (FY) |
2018-04-25 – 2021-03-31
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| Keywords | クロマチン構造変換複合体 / DNA損傷修復 / 姉妹染色分体間接着 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
DNA二重鎖切断（DSB）は最も重篤なDNA損傷であり、DSBが速やかに修復されない場合、ゲノム再編成や染色体転座を引き起こし、ヒトではがんの原因となる。ショウジョウバエや哺乳類の細胞ではヘテロクロマチン領域に生じたDSBが核構造に係留され、相同組換え修復を促進することが報告されている。我々はこれまで、出芽酵母においてDSBが核膜近傍へ移行して核膜孔複合体（NPC)へ係留されること、またこのようなDSBの挙動にアクチンファミリータンパク質を含むクロマチン構造変換複合体が必要であることを報告している。これらのクロマチン構造変換複合体は高等真核生物においても高く保存されていることから、真核生物におけるDSBの核構造への係留のメカニズムとその意義について主に出芽酵母をモデル系として解析を行った。
これまでに出芽酵母において、DNA損傷により誘導された姉妹染色分体間接着が相同組み換え修復を促進すること、またその接着確立には接着因子が化学修飾を受けることが必要であることが報告されている。そこで、DSBのNPCへの係留が接着因子の化学修飾を制御することで姉妹染色分体間接着確立に関与する可能性を考え、その検証を行った。ガラクトース添加により単一のDSBを誘導できる酵母株について、DSB領域近傍をGFPで可視化し、姉妹染色分体間接着を蛍光顕微鏡下で解析した。その結果、DSBのNPC移行の欠損により、姉妹染色分体間接着と損傷誘導時の接着因子の化学修飾の変化認められた。また、この変化は変異型接着因子の過剰発現により喪失した。これらの結果から、クロマチン構造変換複合体によるDSBのNPCへの係留により、接着因子の化学修飾が制御され、姉妹染色分体間接着の確立と正確な相同組み換え修復を進行させることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究代表者はこれまで、アクチンファミリータンパク質が損傷DNAの細胞核内での空間配置に関与することを報告してきた。これに加え、アクチンファミリータンパク質と相互作用するクロマチン構造変換複合体が、相同組み換え修復に重要なタンパク質の化学修飾を制御することで損傷DNAの修復に関与することを見出した。この研究成果については、国際学会で1回、国内学会で4回の報告を行った。以上の研究成果や研究活動から、本研究課題について「おおむね順調に進展している」と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
クロマチン構造変換複合体構成因子と相互作用する、細胞核構造タンパク質およびDNA損傷修復に関与するタンパク質の同定をさらに進める。また、修復の進行とそれらの相互作用、修復関連因子の化学修飾との関係性について解析を行うため、損傷の程度や修復の時間経過についての条件を策定し、関連性について解析する。また、染色分体間接着因子や修復関連因子の変異型を発現させることで、修復への影響を制御可能か解析する。ガラクトース添加により単一のDSBを誘導できる酵母株について、DSB領域近傍をGFPで可視化し、相同組み換え修復を促進することが報告されている姉妹染色分体間接着について蛍光顕微鏡下で解析することで修復の進行をモニタリングする。また、同様の修復系が高等真核生物においても保存されているか、株化培養細胞等を用いて検証を行う。
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Research Products
(6 results)
