2016 Fiscal Year Research-status Report
クロマチン構造変換複合体によるDNA損傷部位の核内配置制御とゲノム安定化への寄与
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25850242
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
尾間 由佳子 東北大学, 農学研究科, 研究支援者 (20443997)
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| Project Period (FY) |
2014-02-01 – 2018-03-31
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| Keywords | DNA損傷修復 / クロマチン核内空間配置 / 姉妹染色分体間接着 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
DNA二重鎖切断(Double Strand Break; DSB)は、ヒトではがん化に関わる重篤なDNA損傷である。DSBの相同組換え（HR）修復は、DNA複製後の姉妹染色分体間の組み換えにより、損傷のない相同染色体領域を修復の鋳型とすることで正確な修復を可能とする。これまでに真核生物において、DSB領域が細胞核内の特定領域に移動して係留されることが、正確な組み換えに必要であることが観察されている。我々は、出芽酵母核内でDSB領域が核膜近傍に移行して核膜孔複合体（NPC）に結合することを報告しており、これをモデル系として、正確なDSB修復においてDSB領域が核内の特定領域へ係留されることの意義を明らかにすることを目的とした。DSBが生じると、コヒーシンがDSB領域に結合し、コヒーシンを介して姉妹染色分体間が接着（コヒージョン）する。この過程が正確なHR修復の進行に重要であることから、DSBのNPCへの係留がコヒージョン形成に関与している可能性を考えた。そこで、ガラクトース添加により染色体上に単一のDSBを誘導できる出芽酵母株を用い、DSB領域をGFPで可視化することで、蛍光顕微鏡下でコヒージョンの形成を観察した。その結果、NPC変異株において、DSB領域のコヒージョン形成に欠損が観察された。また、コヒージョン形成に関与することが知られているSUMO化酵素Mms21はNPCと相互作用することが知られているが、これをDSB領域近傍へ人為的に結合させたところ、コヒージョン形成が上昇した。この上昇はコヒーシン構成タンパク質Scc1のSUMO化部位を変異させることにより喪失した。これらの結果から、DSB領域がNPCに係留されることにより、Mms21よってコヒーシンがSUMO化修飾され、これによってDSB領域のコヒージョン形成と正確な組み換え反応が促進されることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究代表者たちは出芽酵母においてDSB領域がNPCへ結合するという現象をすでに報告しているが、その現象の意義についての十分な解析はまだ行われていなかった。今回その意義の１つとして、DSB領域がNPCへ結合することで、姉妹染色分体間接着に重要なタンパク質であるコヒーシンがSUMO化修飾をうけ、正確な相同組換え修復を行うことに関与するという可能性を示唆できたことより、進捗状況はおおむね順調であると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
コヒーシンタンパク質のSUMO化修飾について、DSB誘導後に実際にコヒーシンがSUMO化修飾を受けていることをSUMOに対する抗体を用いてウエスタンブロットにより解析する。また、コヒージョンに関与する他のタンパク質やタンパク質複合体などが、DSB誘導後にMms21によるコヒーシンのSUMO化修飾と協調的に作用して相同組換え修復を行うか、それぞれの変異株を用いて解析する。
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| Causes of Carryover |
当該年度における研究により、DNA二本鎖切断(DSB)の正確な修復には姉妹染色分体間の接着（コヒージョン）が重要であること、それには核膜孔複合体（NPC)と相互作用するSUMO化酵素Mms21が重要であることが示された。このことは申請段階では計画にはなかったが、研究課題であるDNA損傷部位の核内配置制御とゲノム安定化の機構の解明のために重要であると考え、優先的に解析を行った。そのため、次年度使用額が生じる結果となった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
コヒーシンタンパク質のSUMO化修飾について、DSB誘導後に実際にコヒーシンがSUMO化修飾を受けていることをSUMOに対する抗体を用いてウエスタンブロットにより解析する。さらに、クロマチン構造変換複合体がコヒーシンのSUMO化修飾に関与するか、構造変換複合体の構成因子の変異株を用いて同様のウエスタンブロットを行う。
また、コヒージョンに関与する他のタンパク質やタンパク質複合体などが、DSB誘導後にMms21によるコヒーシンのSUMO化修飾と協調的に作用して相同組換え修復を行うか、それぞれの変異株を用いて解析する。
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