2015 Fiscal Year Annual Research Report
放射線による染色体断片化を防ぐDNA tether構造の動態と分子構築
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26701006
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
宮本 達雄 広島大学, 原爆放射線医科学研究所, 講師 (40452627)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | DNA修復 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
分裂期のDNA二重鎖切断（DSB）は、高度な染色体凝縮のため、修復されにくいことが知られており、これが分裂期の放射線高感受性の主な原因であると考えられている。最近、ショウジョウバエの神経芽細胞ではBubR1依存的に染色体断片を元の染色体に係留するDNA tether構造が発達しており、分裂期染色体の微細構造がゲノム安定化を担うことが示唆された。本研究では、ヒト細胞におけるDNA tether構造のダイナミクスと分子構築を明らかにして、放射線による染色体断片化を防ぐ機構の解明を目的としている。
平成27年度には、ヒト培養細胞（hTERT-RPE1細胞および皮膚線維芽細胞）の放射線照射後の分裂期におけるBubR1の局在解析を免疫染色法を用いて行った。その結果、ショウジョウバエで観察されるようなDNA二重鎖切断部へのBubR1の局在化は、ヒト培養細胞では検出されなかった。しかし、先天性BubR1欠損症であるPremature Chromatid Separation(PCS)症候群患者細胞における放射線照射後の染色体不安定性は、健常者細胞に比べて亢進することを微小核形成法およびPNA-FISH法を用いた染色体構造解析によって明らかにした。これらのことから、BubR1はDNA二重鎖切断に対して抵抗性を示すことは生物種を超えた現象であるが、その分子機構は生物種によって異なってい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
平成27年度には、ヒトBubR1には染色体断片化を防ぐ活性があることをBubR1欠損細胞であるPCS症候群患者細胞を用いて明らかにした。しかし、ショウジョウバエで確認されたようなDNA二重鎖切断部に発達するDNA tether構造はヒト細胞では確認されなかった。これらのことは、BubR1による新たな染色体断片化機構の存在を示唆している。
また、BubR1と同様に放射線に対して抵抗的に働くことが報告されているHippo経路のYAP1遺伝子の新たな機能として、重力に拮抗して3次元の組織形態を維持する活性を見出し、Nature誌に報告した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究では、PCS症候群患者細胞の初代培養細胞を材料にして研究を展開してきた。次年度以降に、BubR1による染色体断片化を防ぐ生化学的な実体を明らかにするために、BubR1細胞欠損細胞を安定的に維持する必要がある。そこで、患者線維芽細胞を初期化してPCS症候群iPS細胞を樹立する。これにより、BubR1欠損細胞が安定的に供給され、また初期化状態のBubR1の染色体安定化機構の理解に繋げることが出来る。PCS症候群iPS細胞を主な材料として用いて、染色体断片化を防ぐ生化学的な実体と細胞構造を明らかにする予定である。
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| Causes of Carryover |
平成27年度には、PCS症候群患者細胞の形態学的観察のために、平成26年度からの繰越額を利用して蛍光顕微鏡を購入して実験計画を遂行した。ショウジョウバエで確認されたDNA tether構造がヒト細胞では存在しないことが分かったので、当初計画してきた顕微鏡のスペックおよびコストを抑えることができた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度は、PCS症候群初代細胞を初期化してiPS細胞を樹立する。これにより、BubR1欠損細胞が安定的に供給でき、染色体断片化を防ぐ機構の生化学的な解析を実施する予定である。iPS細胞の樹立及び維持には高価な試薬が必要であるので、平成２７年度の未使用額を繰り越して使用する予定である。
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[Journal Article] YAP is essential for tissue tension to ensure vertebrate 3D body shape.2015
Author(s)
Porazinski S, Wang H, Asaoka Y, Behrndt M, Miyamoto T, Morita H, Hata S, Sasaki T, Krens SF, Osada Y, Asaka S, Momoi A, Linton S, Miesfeld JB, Link BA, Senga T, Castillo-Morales A, Urrutia AO, Shimizu N, Nagase H, Matsuura S, Bagby S, Kondoh H, Nishina H, Heisenberg CP, Furutani-Seiki M.
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Journal Title
Nature
Volume: 521(7551)
Pages: 217-221
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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