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2009 Fiscal Year Annual Research Report

ミトコンドリアDNAの組換えを介した複製の開始制御の分子基盤の解明

Research Project

Project/Area Number 20570171
Research InstitutionThe Institute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

凌 楓  The Institute of Physical and Chemical Research, 吉田化学遺伝学研究室, 専任研究員 (70281665)

Keywords遺伝学 / 遺伝子 / 核酸 / ストレス / 酵素 / DNAの組換え / ミトコンドリア / Saccharomyces cerevisiae
Research Abstract

出芽酵母ミトコンドリアDNA(mtDNA)の組換えに働くMhr1タンパク質は、細胞にATPを供給する酸素呼吸機能の維持に必要である。組換え反応の中心反応は単鎖DNAが二本鎖DNAの相同領域に入り込むステップ(相同DNA対合)である。相同DNA対合は負の超らせんDNA構造をもつ環状二本鎖DNAを基質として試験管内でD-loopを形成させる反応で評価される。この反応はATPを必要とするRecAファミリーのタンパク質、もしくはRecAとは構造が異なるタンパク質がATPの非存在下で完成することができる。超らせんDNA構造が本当にRecAファミリー以外のタンパク質によるD-loopの形成に必要であるかどうかは長年に亘って議論されてきた。そこで、RecAファミリーに属しないMhr1が触媒する3本鎖(D-loopも含めて)構造の形成に超らせんDNA構造が必要であるかどうかを調べた。その結果、線状二本鎖DNAが負の超らせん構造の環状二本鎖DNAより3本鎖構造の形成にもっと適した基質であることが判明した。また、環状DNAを基質として用いた場合、正、或は負の方に捻れた超らせんDNA構造をリラックスさせるトポイソメラーゼIを反応液中に添加すると、Mhr1による相同DNA対合から生じた3本鎖構造の形成が促進された。トポロジー的解析から、その間、閉環状二本鎖DNAの正味のトポロジー的変化が起きていないことを明らかにした。これらの結果から、Mhr1が負の超らせんDNA構造を必要とせず、3本鎖構造の形成を効率的に触媒することで、RecAファミリーのタンパク質群の機能に類似して相同的DNA対合を行なうことが明らかとなった。また、ミトコンドリアにおいて、Mhr1が相同DNA対合反応を行なう際に、正味のトポロジー的変化を引き起こさずに、mtDNAをほどくことが示唆された。

  • Research Products

    (7 results)

All 2010 2009

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (3 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Analysis of DNA-binding sites on Mhr1, a yeast mitochondrial ATP-independent homologous pairing protein2010

    • Author(s)
      Tokiha Masuda
    • Journal Title

      FEBS Journal 277

      Pages: 1440-1452

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Heteroduplex joint formation free of net topological change by Mhr1, a mitochondrial recombinase2009

    • Author(s)
      Feng Ling
    • Journal Title

      The Journal of Biological Chemistry 284

      Pages: 9341-9353

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Reactive oxygen species regulate DNA copy number in isolated yeast mitochondria by triggering recombination-mediated replication2009

    • Author(s)
      Akiko Hori
    • Journal Title

      Nucleic Acids Research 37

      Pages: 749-761

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ROSで誘導される組換え依存型ミトコンドリアDNA複製2009

    • Author(s)
      凌楓、堀晶子,牛栄、柴田武彦、吉田稔
    • Organizer
      第9回日本ミトコンドリア学会年会
    • Place of Presentation
      東京大学医学部鉄門記念講堂
    • Year and Date
      2009-12-17
  • [Presentation] ROSで誘導される組換え依存型ミトコンドリアDNA複製2009

    • Author(s)
      堀晶子
    • Organizer
      第32回日本分子生物学年会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
    • Year and Date
      2009-12-10
  • [Presentation] 相同DNA組換えにおける天然変性領域の機能2009

    • Author(s)
      柴田武彦
    • Organizer
      第82回生化学会大会
    • Place of Presentation
      神戸ポートアイランド
    • Year and Date
      2009-10-21
  • [Patent(Industrial Property Rights)] ヘテロプラスミー細胞をホモプラスミー化する方法2009

    • Inventor(s)
      凌楓、柴田武彦、牛栄、吉田稔、後藤雄一
    • Industrial Property Rights Holder
      独立行政法人理化学研究所
    • Industrial Property Number
      特許,特願2009-285729
    • Filing Date
      2009-12-16

URL: 

Published: 2011-06-16   Modified: 2016-04-21  

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