転写とヌクレオチド除去修復機構を共役する新規蛋白質複合体の解析

• 研究課題/領域番号: 12143203
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 田中 亀代次 大阪大学, 大学院・生命機能研究科, 教授 (80144450)
• 研究分担者: 西條 将文 大阪大学, 大学院・生命機能研究科, 助教授 (90221986) ; 倉岡 功 大阪大学, 大学院・生命機能研究科, 助手 (60335396) ; 竹内 聖二 大阪大学, 大学院・生命機能研究科, 助手 (10304065) ; 吉野 雅文 大阪大学, 大学院・生命機能研究科, 助手 (00346149)
• 研究期間 (年度): 2000 – 2004
• 研究課題ステータス: 完了 (2004年度)
• 配分額: 63,000千円 (直接経費: 63,000千円); 2004年度: 14,500千円 (直接経費: 14,500千円); 2003年度: 14,500千円 (直接経費: 14,500千円); 2002年度: 17,000千円 (直接経費: 17,000千円); 2001年度: 17,000千円 (直接経費: 17,000千円)
• キーワード: ヌクレオチド除去修復 / 転写と共役した修復 / コケイン症候群 / 紫外線高感受性症候群 / ユビキンチンリガーゼ / siRNA / ノックアウトマウス / 微小核融合法 / DNA損傷 / DNA修復 / 転写 / スプライシング / RNAポリメラーゼII / ユビキチン / WD40リピート / 色素性乾皮症 / ダブルノックアウトマウス / 核マトリクス / 小脳失調 / 蛋白質複合体 / 小脳発育 / アポトーシス / 遺伝子ターゲティング / ミスマッチ修復 / GTPase / 核移行

研究概要

転写と共役した修復(TCR)に関与するコケイン症候群A群(CSA)蛋白質は、DDB1、COP9 signalosome、Roc1、Cullin4Aと複合体を構成し、ユビキチン・リガーゼ(E3)活性を持つことを確認した。さらに、CSA蛋白質複合体は、紫外線照射した細胞ではRNA polymerase IIoとも結合した。他方、CS-A患者由来の変異CSA蛋白質では複合体の形成が起こらないこと、E3活性もないことを明らかにし、CSA複合体によるユビキチン化制御がTCR機構に関与することを強く示唆した。CSA蛋白質複合体に含まれるDDB1の役割を解明するため、DDB1遺伝子をコンデイショナルにノックアウトしたマウスの作成を行った。他方、転写およびTCRに関与するXAB2蛋白質複合体を精製し、6種類の構成因子からなることを明らかにした。siRNAでXAB2をノックダウンした細胞は、TCR能が低下し、紫外線高感受性となり、mRNAスプライシングにも異常を示した。XAB2が、TCR、転写、スプライシングに関与する多機能性蛋白質複合体の連結因子であることを示唆した。XAB2遺伝子をノックアウトしたマウスを作成し、ホモ接合体マウスは胚盤胞時期までに胎児致死となることを明らかにした。他方、TCRに異常をもつが、CSと異なり神経症状や早期老化徴候は示さず、軽微な皮膚症状のみを示すUV^s症候群の原因遺伝子座が10番染色体に存在することを明らかにした。さらに、このUV^s症候群が、10番染色体に座位するコケイン症候群B群(CSB)遺伝子のヌル突然変異によって発症していることを発見した。CSB遺伝子にヌル突然変異を持つにもかかわらず、この患者が何故CS徴候を示さないのかが疑問として残った。CS症候を強く示すCSB患者は短縮CSB蛋白質が生成されており、短縮CSB蛋白質が何らかの異常な機能を発揮しており、そのととがCS徴候の発症に関連している可能性を指摘した。

研究成果

• [雑誌論文] Severe growth retardation and short life span of double mutant mice lacking Xpa and Exon 15 of Xpg. (2005)
  • 著者名/発表者名: Naoko Shiomi, Masahiko Mori, Seiji Kito, Yoshi-Nobu Harada, Kiyoji Tanaka, Tadahiro Shiomi.
  • 雑誌名: DNA Repair 4 ページ: 351-357
  • NAID: 130006999900
• [雑誌論文] Disruption of mouse XAB2 gene involved in pre-mRNA splicing, transcription and transcription-coupled DNA repair results in preimplantation lethality. (2005)
  • 著者名/発表者名: Rie Yonemasu, Mitsuyoshi Minami, Yoshimichi Nakatsu, Masayo Takeuchi, Isao Kuraoka, Yoichi Matsuda, Yujiro Higashi, Hisato Kondoh, Kiyoji Tanaka.
  • 雑誌名: DNA Repair 4 ページ: 479-491
• [雑誌論文] Blockage of transcription elongation by mammalian RNA polymearse II at cyclobutane pyrimidine dimer and 6-4 photoproduct. (2004)
  • 著者名/発表者名: Joan Seah Mei Kwei, Isao Kuraoka.Katsuyoshi Horibata.Manabu Ubukata, Eiry Kobatake Shigenori Iwai.Hiroshi Handa, Kiyoji Tanaka
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 320 ページ: 1133-1138
• [雑誌論文] Inhibition of nucleotide excision repair by anti-XPA monoclonal antibodies which interfere with binding to RPA, ERCC1 and TFIIH. (2004)
  • 著者名/発表者名: Masafumi Saijo., Toshiro Matsuda., Isao Kuraoka, Kiyoii Tanaka.
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 321 ページ: 815-822
• [雑誌論文] Complete absence of Cockayne syndrome group B gene product gives rise to UV-sensitive syndrome but not Cockayne syndrome. (2004)
  • 著者名/発表者名: Katsuyoshi Horibata, Yuka Iwamoto, IsaoKuraoka, Nicolaas G.J.Jaspers, Masahiro Kurimasa, Mitsuo Oshimura, Masamitsu Ichihashi, Kiyoji Tanaka.
  • 雑誌名: Proc.Natl.Acad.Sci., USA 101 ページ: 15410-15415
• [雑誌論文] UV-induced ubiquitylation of XPC protein mediated by UV-DDB-ubiquitin ligase complex.
  • 著者名/発表者名: Kaoru Sugasawa, Yuki Okuda, Masafumi Saijo, Ryotaro Nishi, Noriyuki Matsuda, Gilbert Chu, Toshio Mori, Shigenori Iwai, Keiji Tanaka, Kiyoji Tanaka, Fumio Hanaoka.
  • 雑誌名: Cell (in press.)
• [文献書誌] Isao Kuraoka: "Effects of endogeneous DNA base lesions on transcription elongation by mammalian RNA polymerase II : Implications for transcription-coupled DNA repair and transcriptional mutagenesis."J.Biological Chemistry. 278. 7294-7299 (2003)
• [文献書誌] Yan Ren: "Three novel mutations responsible for Cockayne syndrome group A."Genes & Genetic Systems. 78. 93-102 (2003)
• [文献書誌] Regina Groisman: "The ubiquitin ligase activity in the DDB2 and CSA complexes is differentially regulated by the COP9 signalosome in response to DNA damage."Cell. 113. 357-367 (2003)
• [文献書誌] Li Lan: "Functional and physical Interactions between ERCC1 and MSH2 complexes for resistance to cis-diamminedichloroplatinum(II) in mammalian cells."DNA Repair. 3. 135-143 (2004)
• [文献書誌] Naoto Inukai: "A novel hydrogen peroxide-induced phosphorylation and ubiquitination pathway leading to RNA polymerase II proteolysis."J.Biological Chemistry. (in press).
• [文献書誌] Fumikazu Yamazaki: "XPA gene-deficient, SCF-transgenic mice with epidermal melanin are resistant to UV-induced carcinogenesis."J.Investigative Dermatology. (in press).
• [文献書誌] Minoru Ichikawa: "Decreased UV sensitivity, mismatch repair activity and abnormal cell cycle checkpoints in skin cancer cell lines derived from UVB-irradiated XPA-deficient mice"Mutation Research. 459. 285-298 (2000)
• [文献書誌] Yoshimichi Nakatsu: "XAB2, a novel tetratricopeptide repeat protein, involved in transcription-coupled DNA repair and transcription"J.Biol.Chem.. 275. 34931-34937 (2000)
• [文献書誌] Masahiko Nitta: "A novel cytoplasmic GTPase XAB1 interacts with DNA repair protein XPA"Nucleic Acid Research. 28. 4212-4218 (2000)
• [文献書誌] Machiko Murai: "Early postnatal ataxia and abnormal cerebellar development in mice lacking xeroderma pigmentosum group A and the Cockayne syndrome group B DNA repair genes"Proc.Natl.Acad.Sci., USA. 98. 13379-13384 (2001)
• [文献書誌] Shinya Kamiuchi: "Translocation of Cockayne syndrome group A protein to the nuclear matrix : possible relevance to transcription-coupled DNA repair"Proc.Natl.Acad.Sci., USA. 99. 201-206 (2002)
• [文献書誌] Masafumi Yoshino: "Additive roles of XPA and MSH2 genes in UVB-induced skin tumorigenesis in mice"DNA Repair. 1. 935-940 (2002)
• [文献書誌] Hiroko Miyauchi-Hashimoto: "Carcinogen-induced inflammation and immunosuppression are enhanced in xeroderma pigmentosum group A (XPA) model mice associated with hyperproduction of prostaglandin E2"The Journal of Immunology. 166. 5782-5791 (2001)
• [文献書誌] Fumio Ide: "Xeroderma pigmentosum group A gene action as a protection factor against 4-nitroquinoline-1-oxide-induced tongue carcinogenesis"Carcinogenesis. 22. 567-572 (2001)
• [文献書誌] Kiyoji Tanaka: "UV-induced skin carcinogenesis in xeroderma pigmentosum group A (XPA) gene-knockout mice with nucleotide excision repair-deficiency"Mutation Research. 477. 31-40 (2001)
• [文献書誌] Takatoshi Ishikawa: "Importance of DNA repair in carcinogenesis : evidence from transgenic and gene targeting studies"Mutation Research. 477. 41-49 (2001)
• [文献書誌] Machiko Murai: "Early postnatal ataxia and abnormal cerebellar development in mice lacking xeroderma pigmentosum group A and the Cockayne syndrome group B DNA repair genes"Proc.Natl.Acad.Sci., USA. 98. 13379-13384 (2001)
• [文献書誌] Shinya Kamiuchi: "Translocation of Cockayne syndrome group A protein to the nuclear matrix : possible relevance to transcription-coupled DNA repair"Proc.Natl.Acad.Sci., USA. 99. 201-206 (2002)
• [文献書誌] Minoru Ichikawa: "Decreased UV sensitivity, mismatch repair activity and abnormal cell cycle checkpoints in skin cancer cell lines derived from UVB-irradiated XPA-deficient mice"Mutation Research. 459. 285-298 (2000)
• [文献書誌] Hiroaki Murai: "Studies of in vivo mutations in rpsL transgene in UVB-irradiated epidermis of XPA-deficient mice"Mutation Research. 450. 181-192 (2000)
• [文献書誌] Yoshimichi Nakatsu: "XAB2, a novel tetratricopeptide repeat protein, involved in transcription-coupled DNA repair and transcription"J.Biol.Chem.. 275. 34931-34937 (2000)
• [文献書誌] Masahiko Nitta: "A novel cytoplasmic GTPase XAB1 interacts with DNA repair protein XPA"Nucleic Acid Research. 28. 4212-4218 (2000)
• [文献書誌] Hiroko Miyauchi-Hashimoto: "Carcinogen-inducedn inflammation and immunosuppression are enhanced in xeroderma pigmentosum group A (XPA) model mice associated with hyperproduction of prostaglandin E2"The Journal of Immunology,. (in press).
• [文献書誌] Kiyoji Tanaka: "UV-induced skin carcinogenesis in xeroderma pigmentosum group A (XPA) gene-knockout mice with nucleotide excision repair-deficiency"Mutation Research,. (in press).