2014 Fiscal Year Annual Research Report
相同ＤＮＡ組換え開始自在制御による新規ゲノム多様化機構の検証と標的組換えの実現
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22247002
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| Research Institution | The Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
柴田 武彦 独立行政法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 嘱託職員 (70087550)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
美川 務 独立行政法人理化学研究所, 生命システム研究センター, 専任研究員 (20321820)
草野 好司 明治大学, 研究知財戦略機構, 研究推進員(客員研究員) (70336098)
新井 直人 日本大学, 生物資源科学部, 講師 (70297795)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | ゲノム / 遺伝子 / 蛋白質 / 酵素 / バイオテクノロジー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度はRecA/Rad51の研究に集中した。組換え酵素であるRecA/Rad51はATP結合型として、先ず単鎖DNAの周囲に繊維状に結合し、できた複合体が二重鎖DNAを捉えて分子間二重鎖を形成する。我々はRecA/Rad51分子内の２つのループの内L1の中央にある酸性残基Asp (RecAでは、D161) が最初のDNA結合で単鎖選択に働くことを明らかにした。一方、RecA/Rad51が単鎖DNAと遭遇する前に二重鎖DNAと結合すると、自身の組換え酵素活性が強く阻害される。我々は、RecAの単鎖DNAへの選択的結合を解除するD161の中性残基Asn, Alaへの置換変異（D161N, D161A）が、この二重鎖DNAとの結合による組換え酵素活性の阻害をも解除することを見つけ、D161が、RecAの組換え酵素機能と、未知の機能との切り替え制御に働く可能性が示唆された。二本鎖切断修復には相同組換えと非相同末端結合（NHEJ）の何れかが働き、これらは互いに独立していると考えられている。Rad51がNHEJの正確さの維持にも働くことを示唆する結果 (Miura et al PNAS 2013) を手がかりに、RecA/Rad51を二重鎖DNAと反応させるとATPにより活性化される形で、NHEJの中心反応であるDNA ligaseによる切断端同志の共有結合形成を、極めて速く、また末端構造と無関係に促進することを見いだした。変異体RecAを用いた解析で、RecAがもつ2種類のDNA結合部位の両方が働くことが分かり、また、RecA/Rad51による末端結合促進の特異な分子機構が示唆された。草野は、更にRad51が、二重鎖切断修復において非相同性DNA切断端結合そのものにも働く可能性を追求している。これらの研究は、生体の相同組換えの人為的促進制御による標的組換え実現への手掛かりとなる。
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| Research Progress Status |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Loop L1 governs the DNA-binding specificity and order for RecA-catalyzed reactions in homologous recombination and DNA repair2015
Author(s)
Shinohara, T., Ikawa, S., Iwasaki, W., Hiraki, T., Hikima, T., Mikawa, T., Arai, N., Kamiya, N. and Shibata, T.
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Journal Title
Nucleic acids research
Volume: 43
Pages: 973-986
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Functional analyses of the C terminal half of the Saccharomyces cerevisiae Rad52 protein2014
Author(s)
Kagawa, W., Arai, N., Ichikawa, Y., Saito, K., Sugiyama, S., Saotome, M., Shibata, T. and Kurumizaka, H.
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Journal Title
Nucleic acids research
Volume: 42
Pages: 941-951
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] Selection of DNA in binding to RecA by its Li-loop resion regulates homologous recombination and DNA repair2014
Author(s)
Shinohara, T., Ikawa, S., Iwasaki, W., Mikawa, T., Arai, N. and Shibata, T.
Organizer
The 9th 3R Symposium
Place of Presentation
Gotenba, Shizuoka, Japan
Year and Date
2014-11-17 – 2014-11-21
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