複製ストール依存性・非依存性染色体構造異常の発生機序

2012 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24390085
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Fujita Health University
• Principal Investigator: 倉橋 浩樹 藤田保健衛生大学, 総合医科学研究所, 教授 (30243215)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 染色体転座 / 切断点 / 回文配列 / パリンドローム / 十字架型DNA / 非B型DNA / 染色体再構成 / 染色体構造異常

Research Abstract

ヒト染色体転座t(11;22)(q23;q11)は、反復性非ロバートソン転座のひとつである。本研究代表者はt(11;22)転座の11番、22番両染色体の切断点にはpalindromic AT rich repeat(PATRR)と呼ばれるAT含量の多い回文配列が存在することを報告した。また、研究代表者は1分子検出感度の転座特異的PCRを用いた実験によって、ヒト精子において新生t(11;22)が検出されるが、精子以外の体細胞では検出されないことを報告した。回文配列は、DNA複製の途中でラギング鎖の鋳型側で1本鎖状態となるときに「ヘアピン型」となり、DNA複製が停止し、染色体の再構成を誘発する可能性がある。精子形成では複製回数が多いことが精子特異的転座発生を説明できる。一方で、精子形成後期にはピストンがプロタミンに置き換わるが、この時の自由な負のらせんエネルギーにより回文配列は「十字架型」DNAの立体構造をとりうる。この特殊な構造は内因性のDNA切断酵素の基質となり、転座を誘発する可能性がある。本研究では、すでに構築した細胞株を用いた転座発生アッセイシステムを利用して、十字架型DNAが誘発する転座発生パスウエイを解析した。siRNAを用いたスクリーニングにより、十字架型DNAは2段階で切断され、非相同末端結合で誤修復されることで転座が発生することがわかった。第1段階では十字架型DNAは、GEN1という相同組換えのあとでできるホリデー構造切断酵素によりななめ方向に切断される。できたヘアピン型のDNA末端を、第2段階として、Artemisが、ヘアピンの先端を開裂する。そのあと、ligase IVが互い違いに修復する、というのが転座に至る全経路であることを示した(Inagaki e tal.Nat Commun 2013)。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

細胞内で転座に至る生化学的経路が同定できた。順調に計画は進行している。

Strategy for Future Research Activity

次に、精子形成中の転座発生機構を解析するために、PATRR導入マウス、もしくは魚類を利用した系を構築し、染色体転座の発生メカニズムを検討する。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

PATRR導入マウス、もしくは、メダカを作成するのに使用する。
細胞を使った実験に予想以上に時間を費やし、予定していた動物モデルの作成が遅れたため残額が生じた。

Research Products

• [Journal Article] Two sequential cleavage reactions on cruciform DNA structures cause palindrome-mediated chromosomal translocations (2013)
  • Author(s): Inagaki H, Ohye T, Kogo H, Tsutsumi M, Kato T, Tong M, Emanuel BS, Kurahashi H
  • Journal Title: Nat Commun Volume: 4 Pages: 1592
  • DOI: 10.1038/ncomms2595
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] MTA3 regulates CGB5 and Snail genes in trophoblast (2013)
  • Author(s): Chen Y, Miyazaki J, Nishizawa H, Kurahashi H, Leach R, Wang K
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun Volume: (In press) (In press)
  • DOI: pii:S0006-291X(13)00412-9.10.1016/j.bbrc.2013.02.102.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Acute eosinophilic pneumonia occurring in a dedicator of cytokinesis 8 (DOCK8) deficient patient (2013)
  • Author(s): Tsuge l, Ito K, Ohye T, Kando N, Kondo Y, Nakajima Y, Inuo C, Kurahashi H, Urisu A
  • Journal Title: Pediatric Pulmonology Volume: (In press) (In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] HORMAD1-dependent checkpoint/surveillance mechanism eliminates asynaptic oocytes (2012)
  • Author(s): Kogo H, Tsutsumi M, Ohye T, Inagaki H, Abe T, Kurahashi H
  • Journal Title: Genes Cells Volume: 17 Pages: 439-454
  • DOI: 10.1111/j.1365-2443.2012.01600.x.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] HORMAD2 is essential for synapsis surveillance during meiotic prophase via the recruitment of ATR activity (2012)
  • Author(s): Kogo H, Tsutsumi M, Ohye T, Inagaki H, Kiyonari H, Kurahashi H
  • Journal Title: Genes Cells Volume: 17 Pages: 897-912
  • DOI: 10.1111/gtc.12005.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Screening of genes involved in chromosome segregation during meiosis I : in vitro gene transfer to mouse fetal oocytes (2012)
  • Author(s): Tsutsumi M, Kowa-Sugiyama H, Bolor H, Kogo.H, Inagaki H, Ohye T, Y amada K, Taniguchi-Ikeda M, Toda T, Kurahashi H
  • Journal Title: J Hum Genet Volume: 57 Pages: 515-522
  • DOI: 10.1038/jhg.2012.61.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mechanism of complex gross chromosomal rearrangements : A commentary on Concomitant microduplications of MECP2 and ATRX in male patients with severe mental retardation (2012)
  • Author(s): Kurahashi H, Ohye T, Inagaki H, Kogo H, Tsutsumi M
  • Journal Title: J Hum Genet Volume: 57 Pages: 81-83
  • DOI: 10.1038/jhg.2011.143
• [Journal Article] Molecular basis of maternal age-related increase in oocyte aneuploidy (2012)
  • Author(s): Kurahashi H, Tsutsumi M, Nishiyama S, Kogo H, Inagaki H, Ohye T
  • Journal Title: Congenit Anom (Kyoto) Volume: 52 Pages: 8-15
  • DOI: 10.1111/j.1741-4520.2011.00350.x
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Failure of homologous synapsis and sex-specific reproduction problems (2012)
  • Author(s): Kurahashi H, Kogo H, Tsutsumi M, Inagaki H, Ohye T
  • Journal Title: Front Genet Volume: 3 Pages: 112
  • DOI: 10.3389/fgene.2012.00112
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Chromosomal translocations and palindromic AT-rich repeats (2012)
  • Author(s): Kato T, Kurahashi H, Emanuel BS
  • Journal Title: Curr Opin Genet Dev Volume: 22 Pages: 221-228
  • DOI: 10.1016/j.gde.2012.02.004
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Upregulation of HtrA4 in the placentas of patients with severe pre-eclampsia (2012)
  • Author(s): Inagaki A, Nishizavva H, Ota S, Suzuki M, Inuzuka H, Miyamura H, Sekiya T, Kurahashi H, Udagawa Y
  • Journal Title: Placenta Volume: 33 Pages: 919-926
  • DOI: 10.1016/j-placenta.2012.08.003
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Serum neutrophil gelatinase-associated lipocalin during the early postoperative period predicts the recovery of graft function after kidney transplantation from donors after cardiac death (2012)
  • Author(s): Kusaka M, Iwamatsu F, Kuroyanagi Y, Nakaya M, Ichino M, Marubashi S, Nagano H, Shiroki R, Kurahashi H, Hoshinaga K
  • Journal Title: J Urol Volume: 187 Pages: 2261-2267
  • DOI: 10.1016/j.juro.2012.01.033
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Functional variation in the hypocretin neuropeptide precursor gene may be associated with obstructive sleep apnea syndrome in Japan (2012)
  • Author(s): Ahmed WA, Tsutsumi M, Nakata S, Mori T, Nishimura Y, Fujisawa T, Kato l, Nakashima M, Kurahashi H, Suzuki K
  • Journal Title: Laryngoscope Volume: 122 Pages: 925-929
  • DOI: 10.1002/lary.23179
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Global gene expression profiling in PPAR-y agonist-treated kidneys in an orthologous rat model of human autosomal recessive polycystic kidney disease (2012)
  • Author(s): Yoshihara D, Kugita M, Yamaguchi T, Aukema HM, Kurahashi H, Morita M, Hiki Y, Calvet JP, Wallace DP, Toyohara T, Abe T, Nagao S
  • Journal Title: PPAR Research Pages: 695898
  • DOI: 10.1155/2012/695898
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Pathogenic exon-trapping by SVA retrotransposon and rescue in Faukuyama muscular dystrophy (2012)
  • Author(s): Taniguchi M, Kobayashi K, Kanagawa M, Yu CC, Oda T, Kuga A, Kurahashi H, Akmen H0, DiMauro S, Yokota T, Takeda S, Toda T
  • Organizer: ASHG 2012, annual meeting
  • Place of Presentation: San Francisco, USA
  • Year and Date: 20121106-20121110
• [Presentation] Polymorphisms in the ANXA5gene promoter in Japanese women with preeclampsia (2012)
  • Author(s): Miyamura H, Nishizavva H, Ota S, Suzuki M, Inagaki A, Egusa H, Nishiyama S, Kurahashi H, Udagawa Y
  • Organizer: The XX FIGO World Congress
  • Place of Presentation: Rome, Italy
  • Year and Date: 20121007-20121012
• [Presentation] Polymorphisms in the ANXA5gene promoter in Japanese women with pre-eclampsia (2012)
  • Author(s): Kurahashi H, Miyamura H, Nishizavva H, Ota S, Suzuki M, Inagaki A, Egusa H, Nishiyama S, Udagawa Y
  • Organizer: European Society of Human Genetics Conference 2012
  • Place of Presentation: Nurnberg, Germany
  • Year and Date: 20120623-20120626
• [Presentation] Mechanism of recurrent translocation t(11;22) initiated by cruciform conformation of palindromes (2012)
  • Author(s): Inagaki H, Ohye T, Kogo H, Tsutsumi M, Kurahashi H
  • Organizer: FASEB SRC : "Dynamic DNA structures in biology"
  • Place of Presentation: Saxtons River, USA
  • Year and Date: 20120617-20120622
• [Remarks] 藤田保健衛生大学・総合医科学研究所
  • URL: http://www.fujita-hu.ac.jp/ICMS/
• [Remarks] 分子遺伝学研究部門
  • URL: http://www.fujita-hu.ac.jp/~genome/mg/