2021 Fiscal Year Research-status Report
Morphological characteristics of the genome stress-induced chromosomal tether structure
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20K21845
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
宮本 達雄 山口大学, 大学院医学系研究科, 教授 (40452627)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
阿久津 シルビア夏子 (AkutsuSilviaNatsuko) 広島大学, 原爆放射線医科学研究所, 助教 (10822299)
岩根 敦子 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, チームリーダー (30252638)
山本 卓 広島大学, 統合生命科学研究科(理), 教授 (90244102)
松浦 伸也 広島大学, 原爆放射線医科学研究所, 教授 (90274133)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | 集束イオンビーム-走査電子顕微鏡 / UFB構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
遺伝情報を正確に娘細胞に伝達するためには、S期のゲノム複製とそれに続く分裂期での姉妹染色分体の均等分配が必須である。ゲノムDNAの大部分はS期で複製を完了するが、高度な繰り返し配列を含むセントロメア領域、テロメア領域や脆弱部位（fragile site）はG2/M期においても複製が継続されている。複製直後のこれらの染色体領域は、高度にDNAが絡まり合った状態（catenated）であり、正確な染色体分配には、DNAの“絡み”が解消（decatenation）される必要がある。正常細胞では、Catenated DNAはDNAヘリカーゼ活性をもつ分子（BLMやPICH）によってコートされ、ultra-fine bridge (UFB)構造が形成される。分裂期が進むと、Ⅱ型トポイソメラーゼがUFB構造に取り込まれて、DNAの“絡み”が解消されるとUFB構造も消失することで、正常な染色体分配が完了する。
我々は最近、電離放射線照射後の分裂期細胞のセントロメア間にUFB構造が発達することを見出した。しかし、UFB構造は極めて動的な構造であり、従来の電子顕微鏡による観察が困難であったために、その超微形態構造は不明のままである。また、UFB構造は、DAPIなど既知のDNA染色剤では検出できないため、通常のクロマチン構造とは異質な形態特性をもつことが示唆される。本研究では、これらの分裂期UFB構造の超微形態構造の形態特性を明らかにすることを研究目的としている。
2021年度には、ヒト網膜色素上皮細胞株であるhTERT-RPE1細胞の集束イオンビーム-走査電子顕微鏡（FIB-SEM）の観察プロトコルの改良を行い、安定した３次元微細構造の観察が可能になった。また、１本鎖DNAをドナーとした蛍光タンパク質遺伝子のゲノム編集技術を用いたノックイン技術の整備を行った。
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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
研究代表者の研究機関異動があったが、研究分担者らによって、本課題の核心的な技術である3D-CLEM-FIB/SEM観察技術の改良を行うことができた。また、研究代表者が主宰する研究室のゲノム編集研究環境の整備も進んだため。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度に、蛍光標識したUFB構造を3D-CLEM-FIB/SEM法を用いて、超微形態の観察を行うとともに、UFB構造に必要な遺伝子の探索を進める。
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| Causes of Carryover |
2021年度に研究代表者の研究機関異動が生じたために、一部経費の執行が遅延した。来年度が本研究計画の最終年度であるため、高額な使用料金が必要なCLEM-FIB/SEM観察を精力的に行い、研究目標の達成を目指す予定である。
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