ユビキチン化によるDNA複製停止解除の制御機構の解明

2008 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19810007
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 茂木 章 Kyoto University, 医学研究科, 助教 (80452332)
• Keywords: 組み替え修復 / 複製後修復 / ユビキチン化

Research Abstract

真核細胞は、複製ポリメラーゼのブロックを解除する仕組みを備えている。この仕組みは、乗り越え修復(translesion synthesis; TLS)と乗り換え修復(template switch; TS)に大別される。出芽酵母では、複製ポリメラーゼの進行が阻害されると、ポリメラーゼ結合因子であるPCNAのリシン164がRad18(E3)-Rad6(E2)複合体によってモノユビキチン化される。モノユビキチン化PCNAは、損傷乗り越え型(TLS)ポリメラーゼを誘導し、TLSを促進する。一方、TSでは、Rad5(E3)-Ubc13-Mms2(E2)複合体が、モノユビキチン化されたPCNAをさらにK63型ポリユビキチン化する。TSは、このポリユビキチン化依存的に、ポリメラーゼの姉妹染色分体の新生娘鎖への乗り換えを促進すると想定されている。
これまでの研究から、我々はヒトSHPRHおよびHLTFが、酵母Rad5の機能的ホモログであることを見いだした。本研究では、shRNAによる発現抑制および遺伝子欠損マウスの作製によってSHPRHとHLTFの機能解析を行った。その結果、SHPRHとHLTFは、PCNAのポリユビキチン化を介して、複製ポリメラーゼの停止解除を促進することを明らかにした(PNAS 2008論文発表)。
一方、重篤な複製ポリメラーゼのブロックやDNA二本鎖切断は、相同組み替えによって修復される。我々はこれまでに、脊椎動物UBC13が、TSのみならず、組み替え修復においても重要な役割を持つことを明らかにした。本研究では、DNA二本鎖切断の修復の際にUBC13と共役して働くユビキチンリガーゼの一つRNF8の遺伝子破壊DT40株を作製し、表現型解析を行った。これにより、RNF8が相同組み替え修復を促進することを明らかにした(Keystone Symposia 2009学会発表)。

Research Products

• [Journal Article] 抗がん剤で考えるDNA組み換えの制御機構 (2009)
  • Author(s): 茂木章, 武田俊一
  • Journal Title: タンパク質・核酸・酵素別冊 54 Pages: 450-458
• [Journal Article] Roles of proteasome in DNA repair : impacts of proteasome inhibiotors on cancer therapy (2009)
  • Author(s): Akira Motegi, Yasuhiro Murakawa, Shunichi Takeda
  • Journal Title: Cancer Letters
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Lysine 63-linked polyubiquitination of proliferating cell nuclear antigen by HLTF and SHPRH prevents genomic instability from stalled replication forks (2008)
  • Author(s): Akira Motegi, Hung-jiun Liaw. Kyoo-Young Lee, Henk P. Roest, Alex Maas, Xiaoli Wu. Helen Moinova, Sanford D. Markowitz, Hao Ding, Jan H. J. Hoeijmakers, Kyungjae Myung
  • Journal Title: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 105 Pages: 12411-12416
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mphl promotes gross chromosomal rearrangement through partial inhibition of homologous recombination (2008)
  • Author(s): Soma Banerjee, Stephanie Smith, Ji-Hyun Oum, Hung-Jiun Liaw, Ji-Young Hwang, Nilabja Sikdar, Akira Motegi, Sang Eun Lee, Kyungjae Myung
  • Journal Title: J. Cell Biol. 181 Pages: 1083-1093
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Lysine 63-linked polyubiquitination of proliferating cell nuclear antigen by HLTF and SHPRH prevents genomic instability from stalled replication forks (2009)
  • Author(s): Akira Motegi, Hung-jiun Liaw, Kyoo-Young Lee, Henk P. Roest, Alex Maas, Xiaoli Wu, Helen Moinova, Sanford D. Markowitz, Hao Dins, Jan H. J. Hoeijoakers, Kyungjae Myung
  • Organizer: Gordon Research Conference (Mammalian DNA Repair)
  • Place of Presentation: Ventura, CA, USA
  • Year and Date: 20090210-20090211
• [Presentation] Human ubiquitin ligases HLTF and SHPRH prevents genomic instability from stalled replication forks (2009)
  • Author(s): Hung-jiun Liaw, Akira Motegi, Kyoo-Young Lee, Henk P. Roest, Alex Maas, Xiaoli Wu, Helen Moinova. Sanford D. Markowitz, Hao Ding, Jan H. J. Hoeijmakers, Kyungjae Myung
  • Organizer: Gordon Research Conference (Mammalian DNA Repair)
  • Place of Presentation: Ventura, CA, USA
  • Year and Date: 20090210-20090211
• [Presentation] Chicken Rap80 promotes repair of toposiomerase II poison-induced DNA damage (2009)
  • Author(s): Junko Iijima, Akira Motegi, Toru Fukushima, Yoshihito Taniguchi, Shunichi Takeda
  • Organizer: Gordon Research Conference (Mammalian DNA Repair)
  • Place of Presentation: Ventura, CA, USA
  • Year and Date: 20090210-20090211
• [Presentation] Lysine 63-linked polyubiquitination of proliferating cell nuclear antigen by HLTF and SHPRH prevents genomic instability from stalled replication forks (2009)
  • Author(s): Akira Motegi, Hung-jiun Liaw, Kyoo-Young Lee, Henk P. Roest, Alex Maas, Xiaoli Wu. Helen Moinova, Sanford D. Markowitz, Hao Ding, Jan H. J. Hoeijmakprs, Shunichi Takeda, Kyungjae Myung
  • Organizer: The 6th International 3R Symposium 2008
  • Place of Presentation: Tsumagoi, Japan
  • Year and Date: 20090210-20090211
• [Presentation] Functional analysis of the ubiquitin ligase RNF8 in DNA repair (2009)
  • Author(s): Saho Era, Yohei Kasaishi, Shunichi Takeda, Akira Motegi
  • Organizer: Keystone Symposia (Genome Instability and Repair)
  • Place of Presentation: Taos, NM, USA
  • Year and Date: 2009-03-02
• [Presentation] PTIP Is Implicated in a Late Step of Homologous Recombination-mediated Double Strand Breaks (DSBs) Repair (2008)
  • Author(s): Xin Wang, Katsuya Takenaka, Akira Motegi, Shunichi Takeda
  • Organizer: The International Ataxia-Telangiectasia Workshop
  • Place of Presentation: Otsu, Japan
  • Year and Date: 2008-04-24
• [Presentation] Human SHPRH and HLTF suppress genomic instability through the lysine-63-linked polyubiquitination of proliferating cell nuclear antigen (PCNA) (2008)
  • Author(s): Akira Motegi, Hung-jiun Liaw, Raman Sood, Helen Moinova, Sanford D. Markowitz, Pu Paul Liu, Kyungjae Myung, Shumichi Takeda
  • Organizer: The International Ataxia-Telangiectasia Workshop
  • Place of Presentation: Otsu, Japan
  • Year and Date: 2008-04-23