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Asymmetric inheritance of ribosomal DNA that governs cellular aging and rejuvenation

Research Project

Project/Area Number 18K06056
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 43010:Molecular biology-related
Research InstitutionTohoku University (2020-2021)
The University of Tokyo (2018-2019)

Principal Investigator

堀籠 智洋  東北大学, 農学研究科, 助教 (10771206)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
KeywordsリボソームRNA遺伝子 / rDNA / 核膜 / 老化 / 若返り / マイクロ流体チップ
Outline of Annual Research Achievements

修復が困難なDNA二本鎖切断(DSB)は核膜に移動して核膜孔と結合し、ゲノムの安定性が維持されている。巨大な反復配列であるリボソームRNA遺伝子(rDNA)では、複製阻害点において複製フォークの停止とDSBが高頻度に引き起こされる。本研究では、rDNAの安定化に果たす核膜の役割について明らかにするとともに、rDNAを介した老化と若返りの機構を解明することを目標とした。最終年度の研究実績を以下に示す。

課題1 核膜がrDNA安定化に果たす役割の解明: 核膜とrDNAの結合が酵母複製寿命に及ぼす影響を調べるためマイクロ流体チップを用いた解析を行った。野生株においては簡便に分裂寿命の解析ができるようになったが、娘細胞が母細胞から離れる前に次の分裂が始まる一部の変異株においては、マイクロ流体チップでの寿命解析は技術的に困難であることが分かった。現在、ビオチン標識した細胞を分裂させて老化させたのち、ストレプトアビジン・マグネットビーズで選別する方法を改良して、マイクロ流体チップよりも高効率な寿命解析を可能とする方法の実現にむけて研究を進めている。

課題2 マイクロ流体チップを用いた「老化・若返りの瞬間」の解析: 人為的にrDNA増幅を誘導した条件において、増幅鎖が母娘細胞いずれに分配されるかについて蛍光顕微鏡観察した。蛍光強度の解析により、rDNAのDNA複製を1細胞レベルで追跡できることを明らかにした。現在、細胞を培地上で分裂させながら観察する定量的経時解析を行っている。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report

Research Products

(16 results)

All 2021 2020 2019 2018 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Analysis of the molecular evolution of histone variant H2A.Z using a linker-mediated complex strategy and yeast genetic complementation2021

    • Author(s)
      Kitagawa Saho、Kusakabe Masayuki、Takahashi Daisuke、Narimiya Takumi、Nakabayashi Yu、Seki Masayuki、Horigome Chihiro、Harata Masahiko
    • Journal Title

      Biosci Biotechnol Biochem

      Volume: 86 Pages: 104-108

    • DOI

      10.1093/bbb/zbab190

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Rejuvenation of ribosomal RNA gene repeats at the nuclear pore2020

    • Author(s)
      Chihiro Horigome and Takehiko Kobayashi
    • Journal Title

      Current Genetics

      Volume: 66 Pages: 7-13

    • DOI

      10.1007/s00294-019-01024-3

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ribosomal RNA gene repeats associate with the nuclear pore complex for maintenance after DNA damage2019

    • Author(s)
      Horigome Chihiro、Unozawa Eri、Ooki Takamasa、Kobayashi Takehiko
    • Journal Title

      PLOS Genet.

      Volume: 15

    • DOI

      10.1371/journal.pgen.1008103

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] DNA損傷依存的な姉妹染色分体間接着には核膜孔との結合が必要である2021

    • Author(s)
      折原行希、高橋大輔、小西辰紀、岡田大和、尾間由佳子、島田健士、Susan M. Gasser、 原田昌彦、堀籠智洋
    • Organizer
      酵母遺伝学フォーラム第54回研究報告会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] DNA損傷誘導性姉妹染色分体間接着には損傷部位と核膜孔との結合が必要である2021

    • Author(s)
      岡田大和、折原行希、高橋大輔、小西辰紀、尾間由佳子、島田健士、Susan M. Gasser、原田昌彦、堀籠智洋
    • Organizer
      日本農芸化学会東北支部 第156回大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 老化した出芽酵母におけるDNA二本鎖切断の解析2021

    • Author(s)
      堀川和希、原田昌彦、堀籠智洋
    • Organizer
      日本農芸化学会東北支部 第156回大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] DNA損傷依存的な姉妹染色体分体間接着には核膜孔との結合が必要である2021

    • Author(s)
      岡田大和、折原行希、高橋大輔、小西辰紀、尾間由佳子、島田健士、Susan M. Gasser、原田昌彦、堀籠智洋
    • Organizer
      第44回日本分子生物学会年会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 老化した出芽酵母における DNA 二本鎖切断の核膜結合に関する解析2021

    • Author(s)
      堀川和希、原田昌彦、堀籠智洋
    • Organizer
      第44回日本分子生物学会年会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] DNA損傷依存的な姉妹染色分体間接着への核膜孔の関与2021

    • Author(s)
      折原行希,高橋大輔,小西辰紀,尾間由佳子,島田健士, Susan M. Gasser, 原田昌彦, 堀籠智洋
    • Organizer
      日本農芸化学会 2021 年度大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] DNA損傷依存的な姉妹染色分体間接着への核膜孔の関与2021

    • Author(s)
      折原行希,高橋大輔,小西辰紀,尾間由佳子,島田健士, Susan M. Gasser, 原田昌彦, 堀籠智洋
    • Organizer
      第38回染色体ワークショップ・第19回核ダイナミクス研究会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 細胞の老化と若返りを支配する、リボソームRNA遺伝子の不等分配に関する研究2020

    • Author(s)
      堀籠智洋, 小林武彦
    • Organizer
      第53回酵母遺伝学フォーラム研究報告会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] DNA二本鎖切断を受けたリボソームRNA遺伝子は核膜孔に結合して安定化される2019

    • Author(s)
      堀籠智洋、鵜之沢英理、大木孝将、小林武彦
    • Organizer
      第42回日本分子生物学会年会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] DNA二本鎖切断を受けたリボソームRNA遺伝子は核膜孔に結合して安定化される2019

    • Author(s)
      堀籠智洋、鵜之沢英理、大木孝将、小林武彦
    • Organizer
      第52回酵母遺伝学フォーラム
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] The ribosomal RNA gene repeat associates with the nuclear pore complex after DNA damage during replication2018

    • Author(s)
      Chihiro Horigome
    • Organizer
      The 11th 3R+3C Symposium
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 東北大学大学院農学研究科・農学部 分子生物化学分野ウェブサイト

    • URL

      https://www.harata-lab.org/

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Remarks] 「老化と若返りの鍵を握る遺伝子」は、自ら病院を訪れ、治療を受ける

    • URL

      http://www.iam.u-tokyo.ac.jp/news/20190524/

    • Related Report
      2019 Research-status Report

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2022-12-28  

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