Analysis of reaction network from the loading to unloading of the DNA damage checkpoint clamp 9-1-1 onto DNA

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K06613
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 43050:Genome biology-related
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: Ohashi Eiji 九州大学, 理学研究院, 講師 (90378951)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: DNA損傷 / チェックポイント / DNA修復 / シグナル伝達

Outline of Final Research Achievements

The DNA damage checkpoint clamp 9-1-1 (Rad9-Hus1-Rad1) participates in multiple aspects in response to DNA damage. In this study, we analyzed the roles of 9-1-1 upon the most severe DNA damage, double-stranded DNA breaks (DSBs), and found that 9-1-1 and another multifunctional complex, Mre11-Rad50-Nbs1 (MRN), redundantly activate the DNA damage signaling pathway that recognizes single-stranded (ss) DNA exposure. They also redundantly promote DSB end resection, an initial stage of homology-directed DNA repair. We further clarified the key factors and molecular mechanisms that activate the signaling pathway and facilitate the end-resection in response to DSBs. This study contributes to understanding of the mechanism how 9-1-1 and MRN complexes simultaneously activate the signaling pathway and stimulate the end-resection, and the mechanism of switching from the pathway that recognizes DSBs to the one that recognizes ssDNA exposure as resection proceeds.

Free Research Field

分子生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

我々は現在、抗がん剤や農薬、環境汚染物質などDNA損傷を生じるような様々な化学物質に晒されている。また近年CRISPR-Casシステムなどを用いたゲノム編集が盛んに行われており、効率よくゲノム編集するために二重鎖切断が用いられている。このように、さまざまなDNA損傷や、二重鎖切断後に細胞内で起こる反応を正確に知ることは非常に重要である。これまで、損傷後のチェックポイント応答や、二重鎖切断後の反応は、別々に解析されることがほとんどであったが、本研究ではこれらを同時に調べる系が確立できた。また、それらの両反応に2つの多機能複合体が重複して機能することを示すことができた点は大変意義深い。