Exploring new functions of DNA polymerase zeta using plant-cell systems

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K12174
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 63020:Radiation influence-related
• Research Institution: National Institutes for Quantum Science and Technology
• Principal Investigator: Sakamoto Ayako 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 量子バイオ基盤研究部, 上席研究員 (00354960)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 横田 裕一郎 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 放射線生物応用研究部, 主幹研究員 (30391288)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: DNA二重鎖切断 / ヒメツリガネゴケ / 相同組換え / ガンマ線 / DNAポリメラーゼζ

Outline of Final Research Achievements

DNA polymerase ζ (Polζ) has been suggested to have (a) role(s) in DNA double strand break (DSB) repair activities. In this study, we characterized the DSB-repair mechanism in a basal land plant Physcomitrium patens and found that P. patens cells largely rely on homologous recombination (HR) pathway to repair DSBs. We also analyzed a possible function of Polζ in γ ray-induced growth arrest and emergence of cell death over the Arabidopsis root meristems, finding that the cells in Polζ-KO plant undergo cell death in a SOG1-independent manner. In our screen for novel Polζ-interacting proteins, several candidates were detected that showed different expression patterns after γ ray-irradiation.

Free Research Field

放射線生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

Polζはがん細胞の増殖や薬剤耐性獲得との関連が注目されているが、哺乳動物細胞でPolζを欠損させたり過剰発現させるとゲノムが不安定となることが多く、機能の同定が困難であった。本研究はPolζのホモ欠失や過剰発現で生存・稔性にほとんど影響がない植物細胞を利用することでPolζの新規機能に迫る新しい試みである。本研究で明らかになった新機能や新規Polζ相互作用タンパク質などが植物以外でも保存されているならば、界を超えて普遍的なゲノムメンテナンス機構や抗がん剤抵抗性細胞の出現メカニズムなどとも共通した知見となることが見込まれる。