2012 Fiscal Year Annual Research Report
染色体の核内高次構築を支配する非コード領域とそれを制御するタンパク質の解析
Publicly Offered Research
| Project Area | Functions of non-coding DNA region for genome integrity |
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| Project/Area Number |
24114520
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science |
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Principal Investigator |
正井 久雄 公益財団法人東京都医学総合研究所, ゲノム医科学研究分野, 基盤技術センター長 (40229349)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 複製起点 / 複製タイミング / クロマチンループ / Rif1タンパク質 / Cdc7キナーゼ / pre-RC / 複製ストレス / チェックポイント応答 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
染色体は核内で、機能ドメインに区分され、コンパクトにパッケージ収納されると考えられる。しかし、この染色体の機能ドメイン形成と核内染色体高次構築の制御機構とその核機能制御における役割は大部分不明である。最近の研究から、染色体複製のタイミングを規定する複製タイミングドメインは、細胞ごとに特有のパターンを示すゲノムワイドのエピゲノム情報であり、そのパターンは、染色体の機能ドメインと密接に関連していることが明らかになりつつある。私たちは分裂酵母の遺伝学的解析から複製起点の活性化のパターンを制御する因子を複数同定した。その中のひとつテロメア結合因子Rif1は分裂酵母の複製開始部位の選択とタイミングの制御に深く関与することを発見した。ヒトRif1ホモログは、テロメア制御には関与しないが、その発現抑制により、複製タイミングドメインがゲノムワイドで大きく変動することを見出した。特にS期中期の複製タイミングドメインが特異的に消失する(図)。又、Rif1はM期後期/G1初期にクロマチンのDNaseI不溶性画分に結合し、そのパターンはS期中期の複製fociと共局在する。さらに、Rif1はクロマチンループサイズを制御する。上記の結果から、Rif1は、クロマチンループの形成を介してS期中期の複製タイミングドメインを規定すると結論した。又、Rif1はES細胞で大量に発現され、分化誘導と共に急激に減少する。Rif1欠損MEF細胞ではiPSの生成効率が減少する。Rif1結合部位は分裂酵母ではRif1は複製起点とは重複しないが制御する起点の近傍に結合し、多くの場合複製起点活性化を抑制する。Rif1により抑制される複製起点約200個のうち50%は、チェックポイントによっては抑制されない。Rif1は細胞周期特異的なリン酸化を受ける。また膜画分に結合する。精製Rif1タンパクはDNA結合能を有する。
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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
昨年度酵母とヒトのRif1については論文として発表し、ゲノム的アプローチ、nformaticsによる解析、生化学的アプローチ、細胞レベルでの解析、発生工学的アプローチ、など種々のアプローチを駆使して 分裂酵母および動物細胞のRiif1の機能解析を通じて、非コード領域の機能解析に新たな知見を得るための基盤を作る事ができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
1) Rif1が染色体の非コード領域との相互作用を介して、いかにクロマチンループの形成を制御するか、2) これが複製、組換え、転写等の染色体タイナミクスを制御するメカニズム、3) Rif1機能の細胞周期制御、4) Rif1の未分化能維持における役割、5) 組織、臓器の発生の過程でのRif1の機能、などの解析を通じて、Rif1による核内染色体構築とその生物学的意義について解明したい。
ヒトおよびマウスのRIf1のゲノムワイド結合部位の解析、ChIA-PETによるクロマチンネットワークの解析、リン酸化部位の同定とその意義の解析、ノックアウトマウスの解析による個体、臓器、組織レベルでの機能解析、精製タンパクの機能、形態の解析、分裂酵母Rif1変異株、増産株を用いた新規Rif1機能制御分子の同定と解析、イメージングによるRif1の核内動態解析などが 推進課題となる。
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[Journal Article] The Human Tim/Tipin Complex Directly Interacts with DNA Polymerase {epsilon} and Stimulates its Synthetic Activity.2013
Author(s)
Aria, V., De Felice, M., Di Perna, R., Uno, S., Masai, H., Syvaoja, J.E., van Loon, B., Hubscher, U. and *Pisani, F.M.
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Journal Title
J. Biol. Chem.
Volume: 288
Pages: 12742-12752
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Inhibition of DNA damage-induced apoptosis through Cdc7-mediated stabilization of Tob.2012
Author(s)
Suzuki, T., Tsuzuku, J., Hayashi, A., Shiomi, Y., Iwanari, H., Mochizuki, Y., Hamakubo, T., Kodama, T., Nishitani, H., Masai, H. and Yamamoto, T.
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Journal Title
J. Biol. Chem.
Volume: 287
Pages: 40256-40265
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] A central coupler for recombination initiation linking chromosome architecture to S-phase checkpoint.2012
Author(s)
Miyoshi, T., Kugou, K., Yamada, S., Ito, M., Furuichi, M., Oda, A., Hirota, K. and Masai, H. and Ohta, K.
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Journal Title
Mol. Cell
Volume: 47
Pages: 722-733
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Rif1 protein is a key regulator of the genome-wide DNA replication timing in human cells.2012
Author(s)
Yamazaki, S., Ishii, A., Kanoh, Y., Oda, M., Nishito, Y. and Masai, H.
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Journal Title
EMBO J.
Volume: 31
Pages: 3167-3177
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] c-Jun N-terminal Kinase (JNK)-Mediated Rad18 Phosphorylation Facilitates Polη Recruitment to Stalled Replication Forks.2012
Author(s)
Barkley, L.R., Palle, K., Durando, M., Day, T.A., Gurkar, A., Kakusho, N., Li, J., Masai, H., Vaziri, C.
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Journal Title
Mol. Biol. Cell.
Volume: 23
Pages: 1943-1954
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Mechanism of cancer cell death induced by depletion of an essential replication regulator.2012
Author(s)
Ito, S., Ishii, A., Kakusho, N., Taniyama, C., Yamazaki, S., Sakaue-Sawano, A., Miyawaki, A., and Masai, H.
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Journal Title
PLoS One
Volume: 7
Pages: e36372
DOI
Peer Reviewed
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