Elucidation of the molecular mechanism of the transcription-coupled homologous recombination repair in chromatin

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H00449
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 43:Biology at molecular to cellular levels, and related fields
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Kurumizaka Hitoshi 東京大学, 定量生命科学研究所, 教授 (80300870)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 香川 亘 明星大学, 理工学部, 教授 (70415123)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 二重鎖切断修復 / 相同組換え / 転写と共役したDNA修復 / クロマチン転写 / クロマチン構造変換 / クロマチン再構成 / クライオ電子顕微鏡

Outline of Final Research Achievements

The transcription-coupled homologous recombination (TC-HR) is an accurate double-strand break repair pathway that is suggested to occur in non-dividing cells, contributing to the maintenance of genome integrity. In this study, we aimed to elucidate the molecular mechanism of TC-HR in chromatin by using chromatin reconstitution techniques, protein purification techniques, in vitro transcription assays on chromatin, and biochemical analyses, as well as structural analysis using cryo-electron microscopy. We have revealed the structure of full-length RAD52 functioning in TC-HR, the mechanism of chromatin transcription to recognize the DNA lesion, and the complex structure of proteins functioning in the chromatin DNA repair.

Free Research Field

構造生物学、生化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

DNAの二重鎖切断は重篤な損傷であり、この損傷が細胞内で適切に修復されない場合、がんをはじめとする様々な疾患の原因となることが明らかになっている。特に、TC-HRなどの転写と共役したDNA修復経路の破綻は、神経疾患などの原因となることが報告されている。したがって、本研究におけるTC-HRの分子機構解明やクロマチン上でのDNA損傷修復関連タンパク質の機能および構造の解明は、学術的意義はもとより、医療や産業など社会的にも大いに意義があると考える。