Novel chromatin dynamics analysis exploiting double strand cleavage on DNA

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K14751
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 37030:Chemical biology-related
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: Hashiya Fumitaka 名古屋大学, 物質科学国際研究センター, 助教 (30846423)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: DNA光切断 / DNA二本鎖切断 / ニトロベンジル光保護基

Outline of Final Research Achievements

This study aims to induce double-strand breaks (DSBs) in nucleosomal DNA through light irradiation and to observe their behavior. Double-strand breaks are one of the most lethal forms of DNA damage, and when they occur within cells, DNA replication immediately halts, triggering the activation of repair mechanisms. To investigate this phenomenon in detail, we used a uniquely developed photo-cleavable modified DNA to induce DSBs at specific timings and monitored the repair processes. By incorporating seleno and nitrobenzyl groups at the 2' position, we successfully synthesized photo-cleavable DNA and confirmed the occurrence of breaks within cells.

Free Research Field

ケミカルバイオロジー

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

DNA二本鎖切断は最も致命的なDNA損傷であり細胞死や発癌につながることが知られている。二本鎖切断が起こると周辺にヒストンバリアントであるH2A.Xがリン酸化されたγH2A.Xがマーカーとして集積することはわかっているものの、詳しい集積メカニズムは不明である。詳細な研究を行うためには任意のタイミングで二本鎖切断を起こせるin vitro実験系の構築が求められており、本研究では化学修飾DNAを用いることでこれを達成した。また細胞をもちいたin vivoにおいても光切断の導入が可能でありDNA安定性、修復系の検討に応用可能な技術であると言える。