Generation and control of non-B form DNA in the nucleus: a genome-wide approach

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K06012
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 43010:Molecular biology-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Sutani Takashi 東京大学, 定量生命科学研究所, 准教授 (30401524)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: ゲノム / ゲノム維持 / SMC複合体 / 正の超らせんDNA / 数理モデル

Outline of Final Research Achievements

In this study, we have identified a mechanism by which cells recognise and process kinks in the DNA strand in the cell nucleus. A combination of molecular biology experiments and mathematical modelling revealed that the Smc5/6 protein complex binding sites in the genome DNA are the sites where the DNA kinks called positive supercoiling are accumulated. As Smc5/6 is essential for genome maintenance, it is postulated that failure to deal with the kinks in the DNA strand can have lethal consequences for the cell. The results are expected to contribute to our understanding of the mechanisms by which cancer and cellular senescence occur.

Free Research Field

分子生物学、ゲノム学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

遺伝子転写によってDNA鎖に正の超らせんというよじれが生じることは古くから知られていました。本研究は、正の超らせんを認識するタンパク質が細胞核中に存在すること、正の超らせんへの適切な対処がなされないことで核内DNAが不安定になる可能性があることを示した点に意義があります。本研究を契機にDNA鎖のよじれに着目した研究が活発化することが期待されます。Smc5/6複合体はがんの発生や老化を防ぐ役割をもつことがマウスの実験で示されています。本研究成果は、医学的観点からも興味深い対象であるSmc5/6複合体について、その理解を大きく前進させるものだと考えられます。