2021 Fiscal Year Annual Research Report
DNAメチル化を介したゲノム安定性制御の分子メカニズム
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19H03153
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
西山 敦哉 東京大学, 医科学研究所, 准教授 (50378840)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
有田 恭平 横浜市立大学, 生命医科学研究科, 教授 (40549648)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | DNAメチル化 / UHRF1 / ゲノム安定性 / DNA複製 / 岡崎フラグメント / LIG1 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
DNAのメチル化は遺伝子発現制御、X染色体の不活性化、トランスポゾン抑制など様々な生命現象に重要な役割を果たすエピジェネティックな修飾である。また、DNAメチル化はゲノム安定性を維持するためにも不可欠な役割を果たすと考えられているが、その分子機構の実体は明らかでなかった。我々は、DNA維持メチル化の過程を試験管内で再現することができるアフリカツメガエル卵由来の無細胞系を用いて、片鎖メチル化DNAに特異的に結合し、DNAメチル化パターンを娘DNAに継承する維持DNAメチル化機構の中心的制御因子であるE3ユビキチンリガーゼUHRF1がDNAリガーゼI (LIG1)のクロマチンリクルートを制御することを見出し、その制御機構の解析を進めてきた。2021年度はLIG1の複製部位局在を制御するもう一つの因子PCNAに注目し、PCNAおよびUHRF1依存的なLIG１制御機構をそれぞれ阻害することで、LIG1のクロマチン局在や岡崎フラグメント連結に及ぼす影響について調べた。その結果、片方の経路のみを阻害した場合には岡崎フラグメント連結への影響は限定的であったが、両方の経路をともに阻害した場合には岡崎フラグメント連結効率は顕著に低下することがわかった。以上の結果は、DNAメチル化がUHRF1の片鎖メチル化DNA 結合を介して、DNA複製時における岡崎フラグメント連結、そしてラギング鎖の正確な複製を保証していることを示唆している。
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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
2021年度は、UHRF1依存的なLIG1のクロマチン局在の意義を明らかにすることを目的として研究を行った。これまで得られた知見をもとにした無細胞系を用いた変異体解析により、LIG1の複製部位への局在がPCNAそしてUHRF1という２つの因子によって厳密に制御されていること、また、この２つの経路が相補的に働くことで岡崎フラグメント連結を保証している可能性を示した。以上のことから、研究の目的は概ね達成されたといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度はこれまで無細胞系を用いた解析によって示されたUHRF1依存的な岡崎フラグメント連結制御機構が哺乳細胞でも保存されているかどうかを検証する。そのために、LIG1およびバックアップ機構として働くLIG3の分解を誘導可能である細胞株を用いて、解析を行う。LIG1とLIG3を分解誘導により除去した細胞にPCNA結合部位やUHRF1結合部位に変異を導入した変異体LIG1を導入し、各経路の果たす役割を明らかにすることをめざす。
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