2021 Fiscal Year Research-status Report
Generation and control of non-B form DNA in the nucleus: a genome-wide approach
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21K06012
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
須谷 尚史 東京大学, 定量生命科学研究所, 准教授 (30401524)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | DNA / 非B型DNA / ゲノム / ゲノム不安定性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、ゲノム上に生じる正常な形状でないDNA（非B型DNA）に焦点を当てた解析を行なっている。非B型DNAはゲノムの不安定性の要因となると考えられている。非B型DNAにはどのような種類があるのか、ゲノム上のどこに存在するのか、なぜ生成するのか、細胞は非B型DNAに起因するゲノム不安定性にどのように対応しているのか、などの諸点を明らかにすることが本研究課題の目的である。
本年度はSmc5/6複合体という、ゲノム維持機構に必須な因子を端緒とした研究を遂行した。出芽酵母Smc5/6はゲノム上の特定の箇所に結合することを所属研究室はこれまでに見出していたが、その部位の特性は明らかでなかった。ChIP-seq法で可視化したSmc5/6結合プロファイルを定量的に再現する数理モデルを構築することにより、Smc5/6の結合量と正に相関する4つの要因を特定することができた。これらの要因は、転写に起因するDNAの正の超らせんの蓄積がSmc5/6の染色体結合を引き起こすことを示唆するものであった。モデルの予測する通り、対抗する転写によってSmc5/6結合が誘導されることが実験的に確かめられた（以上、スウェーデン・カロリンスカ研究所のBjorkegren博士らとの共同研究）。正の超らせんによって誘起されるゲノム不安定性の原因となるDNA構造の実体を、来年度以降の研究で解明してゆく予定である。
本年度は、上述の出芽酵母における結果の普遍性についても検討した。マウスゲノムにおいて、Smc5/6は転写単位が密に存在する領域に濃縮していることがわかってきたところである。情報学的解析やモデリングを行うことにより、Smc5/6結合と相関する要因をマウスにおいても解明できることが期待される状況にある。
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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
Smc5/6複合体は、内因性のDNA構造異常（非B型DNA）の解消に重要な役割を果たす因子だと考えられている。本年度の研究により、Smc5/6の染色体結合を誘起する要因を明確にすることができた。そして、この結果から、「過度に蓄積したDNAの正の超らせん状態が、ゲノム不安定性の原因となるある種の非B型DNAの成因となる」という作業仮説を得ることができた。今後の研究方針の軸となる、大きな知見を得ることができたと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
Smc5/6複合体の結合位置に存在する非B型DNAの実体を解明することを目指した研究を行う。ssDNA-seq等のゲノム学的手法を活用する計画である。 Smc5/6に類縁のコンデンシン複合体も、間期核において非B型DNAを認識していることが示唆されている。コンデンシンについても、染色体結合位置の特性の理解や認識DNAの実体解明を目指した研究を遂行する。
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Research Products
(1 results)
