2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of deep-sequencing approach for genome damage repair
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26640117
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
飯田 哲史 東京大学, 分子細胞生物学研究所, 助教 (60391851)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | リボヌクレオチド / rNMP / ゲノム / 損傷 / 定量 / 次世代シークエンサー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、本来RNAを構成する核酸であるリボヌクレオチドが染色体DNA合成時にDNAポリメラーゼによって誤って取込まれ内因性のゲノム損傷(rNMP)となってしまう現象に注目し、正常細胞が避けることの出来ない内因性ゲノム損傷と修復機構が、通常の細胞増殖過程でゲノムの何処でどれくらい起きているのかを明らかにすることを目的とした。rNMPを1塩基レベルで検出しゲノム各領域のrNMP蓄積頻度を絶対定量する方法(Ribonucleotide scanning quantification sequencing: RiSQ-seq)を次世代シークエンサーを用いて開発し、出芽酵母をモデルに解析を進めた結果、正常細胞の間期G1期においてもrNMPが除去されずに残存しているゲノム領域が存在することを見出した。rNMPの取り込みと残存量が多い領域は、遺伝子コード領域に集中しており、遺伝子配列のGC含量と非常に高い正の相関があった。また、rNMPの絶対定量により、サンプルや株間の損傷量の比較が可能となり、rNMP除去修復異常変異体と野生型の損傷蓄積量を比較することで、rNMP除去修復の頻度や効率もゲノム全領域で推定することが可能となった。その結果、リーディング鎖で効率よくrNMPの除去が行われること、DNAにヒストンが巻き付いていない領域においてrNMP除去修復の効率が低下することを見出した。さらに、rNMP除去修復の効率が低下する領域では、挿入・欠失変異が起きやすく、rNMPの定量によって得られる新しいパラメータを用いることで、非常に効率よく挿入・欠失変異のホットスポットを予測することが可能となった。これらの結果から、内因性損傷の蓄積量ではなく、修復が困難な領域に変異が蓄積するモデルを提案した。
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