DNA損傷によるDNA複製の阻害と転写の阻害を連携制御するメカニズムの解析

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21K19843
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 益谷 央豪 名古屋大学, 環境医学研究所, 教授 (40241252)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2023-03-31
• Keywords: 損傷乗り越えDNA合成 / PCNA / ユビキチン化 / 転写

Outline of Annual Research Achievements

紫外線や放射線に加えて、環境中の様々な天然及び人工の化合物などにより、DNA損傷が生じる。DNA損傷の多くは、RNAポリメラーゼやDNAポリメラーゼの進行を妨げて、転写とDNA複製をともに阻害する。遺伝子領域で起こる転写と複製の衝突の回避機構が知られている。しかし、DNA損傷の多くは非遺伝子領域にランダムに生じており、それらのDNA損傷によるDNA複製の阻害の大部分は、転写の阻害とは異なる場所で起こり、転写とは独立に解消されるはずである。ところが、イルジンSによるDNA損傷によるDNA複製阻害の解消機構の解析をすすめる中で、DNA複製の阻害と転写の阻害及びそれらの解消機構には連携機構があることを示唆する知見を得た。本研究では、DNA損傷によるDNA合成の停止に応答して転写の制御に関わる因子の探索を実施した。
内在性のPCNAをK164変異体に置換してPCNAの翻訳後修飾を阻害し、DNA損傷による複製阻害の解消機構であるDNA損傷トレランスを阻害した細胞株を用いて観察されたイルジンS処理後の持続的な転写の停止に関わる因子群を、siRNAライブラリーを用いて探索し、複数の候補遺伝子を得た。それらについて、さらに複数のsiRNA及び種々阻害剤を用いて検証を進めた中で、特に、DNA損傷応答において重要な役割を担うATRの関与を見出した。DNA損傷によるDNA複製の停止と転写の停止をつなぐシグナル経路の存在を強く示唆するものであり、挑戦的研究として実施した本研究をさらに発展させる意義が明確になったと考えている。

Research Products

• [Journal Article] RFWD3 and translesion DNA polymerases contribute to PCNA modification-dependent DNA damage tolerance (2022)
  • Author(s): Kanao Rie、Kawai Hidehiko、Taniguchi Toshiyasu、Takata Minoru、Masutani Chikahide
  • Journal Title: Life Science Alliance Volume: 5 Pages: e202201584
  • DOI: 10.26508/lsa.202201584
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Analysis of PCNA ubiquitination-dependent DNA damage tolerance in human cells. (2023)
  • Author(s): Kanao, R. Kawai, H. Taniguchi, T. Takata, M., Masutani, C.
  • Organizer: 19th Ataxia-Telangiectasia workshop (ATW2023)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Responses of human DNA polymerases and AP endonucleases to HMCES- and thiazolidine-DNA adducts. (2023)
  • Author(s): Masuda, Y., Sugimoto, Y., Iwai, S., Miyake, Y., Kanao, R., Masutani, C.
  • Organizer: The 19th Ataxia-Telangiectasia workshop (ATW2023)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] PCNA ubiquitination-dependent DNA damage tolerance in human cells. (2023)
  • Author(s): 金尾梨絵,益谷央豪
  • Organizer: 第4回 CIBoGリトリート, ～第5回名大医薬系3部局・岐阜薬科大学・岐阜大学G-CHAIN・ラクオリア創薬合同シンポジウム
• [Presentation] 紫外線とイルジンSで誘発されるDNA損傷によるDNA複製阻害を回避する機構の解析 (2023)
  • Author(s): 金尾梨絵,益谷央豪
  • Organizer: 日本薬学会第143年会
• [Presentation] Responses of DNA polymerases and AP endonucleases to thiazolidine-DNA adducts in humans. (2022)
  • Author(s): Masuda, Y., Sugimoto, Y., Iwai, S., Miyake, Y., Kanao, R., Masutani, C.
  • Organizer: 7th US-EU Conference on Endogenous DNA Damage and Repair
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] RFWD3 and TLS polymerases play crucial roles in PCNA ubiquitination-dependent DNA damage tolerance in human cells (2022)
  • Author(s): Kanao, R. Kawai, H. Taniguchi, T. Takata, M., Masutani, C.
  • Organizer: 7th US-EU Conference on Endogenous DNA Damage and Repair
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] RFWD3 mediates a crucial pathway of PCNA ubiquitination-dependent DNA damage tolerance in human cells. (2022)
  • Author(s): Kanao R., Kawai H., Taniguchi T., Takata M. Masutani C.
  • Organizer: NIG International Symposium 2002. Chromosome Replication in the New Era; Old and New Questions in Life Science.
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 脱塩基部位のヒトDNA損傷トレランスと修復経路の解析 (2022)
  • Author(s): 増田雄司, 杉本陽平, 岩井成憲, 三宅ゆみ, 金尾梨絵, 益谷央豪
  • Organizer: 日本放射線影響学会第65回大会
• [Presentation] RFWD3はヒト細胞において紫外線損傷のDNA損傷トレランスに関与する (2022)
  • Author(s): 金尾梨絵, 益谷央豪
  • Organizer: 日本放射線影響学会第65回大会
• [Presentation] DNA脱塩基部位の新規損傷トレランス経路―HMCESクロスリンクの複製と修復経路に関する生化学的解析― (2022)
  • Author(s): 杉本陽平,増田雄司,益谷央豪
  • Organizer: 変異機構研究会・第33回夏の学校
• [Presentation] RFWD3とDNAポリメラーゼ・イータはPCNAのユビキチン化依存的に紫外線損傷のDNA損傷トレランスに関与する (2022)
  • Author(s): 金尾梨絵,益谷央豪
  • Organizer: 日本分子生物学会第45回大会
• [Presentation] ヒト細胞におけるPCNA のユビキチン化に依存するDNA損傷トレランスの解析 (2022)
  • Author(s): 金尾梨絵,益谷央豪
  • Organizer: 第40回染色体ワークショップ
• [Presentation] DNA脱塩基部位-HMCESクロスリンクの複製と修復経路に関する生化学的解析 (2022)
  • Author(s): 杉本陽平,増田雄司,益谷央豪
  • Organizer: 第12回名古屋大学医学系研究科・生理学研究所合同シンポジウム