Analysis of DNA damage recognition mechanisms on chromatin by cryo-electron microscopy

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K22621
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0701:Biology at molecular to cellular levels, and related fields
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Matsumoto Syota 東京大学, 定量生命科学研究所, 助教 (10880643)
• Project Period (FY): 2020-09-11 – 2022-03-31
• Keywords: DNA修復 / クロマチン / ヌクレオチド除去修復 / 紫外線 / ヌクレオソーム / XPC / 色素性乾皮症 / クライオ電子顕微鏡

Outline of Final Research Achievements

Our genomic DNA is exposed by various environmental stresses, such as ultraviolet, ionizing radiation, or reactive oxygen species. Mammalian cells eliminates these DNA lesions to maintain genome stability. This mechanism is called “DNA repair,” and previous studies have reported that the defect of DNA repair pathways causes various diseases, for example, Xeroderma Pigmentosum (XP). XPC protein is an essential factor to initiate DNA repair against ultraviolet. Our study revealed that the functions of XPC are affected by the conformational status of DNA, which suggested that certain regions of DNA have priority to be repaired by DNA repair pathways.

Free Research Field

DNA修復

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

DNA修復機構の中でも紫外線損傷の修復はヌクレオチド除去修復（NER）というメカニズムによって取り除かれる。色素性乾皮症やコケイン症候群などの遺伝病は、NERが欠損することにより引き起こされることが明らかになっている。そのため、NERにおいて損傷認識タンパク質がどのように細胞内のDNA損傷を見つけ、修復するかの詳細なメカニズムを解明することで、これらの病気の原因となるメカニズムを理解することが可能となる。ひいては、このような症例を持つ患者に対して、症状を緩和する防御策や治療法の提供に寄与することが期待でき、本研究結果の学術的意義や社会的意義は大きいと考えられる。