ブルーム症候群の高発癌性の分子機構

• 研究課題/領域番号: 13214007
• 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: 東北大学
• 研究代表者: 榎本 武美 東北大学, 大学院薬学研究科, 教授 (80107383)
• 研究期間 (年度): 2001 – 2004
• 研究課題ステータス: 完了 (2004年度)
• 配分額: 58,000千円 (直接経費: 58,000千円); 2004年度: 15,000千円 (直接経費: 15,000千円); 2003年度: 15,600千円 (直接経費: 15,600千円); 2002年度: 16,000千円 (直接経費: 16,000千円); 2001年度: 11,400千円 (直接経費: 11,400千円)
• キーワード: ブルーム症候群 / BLM / Sgs1 / 姉妹染色分体交換 / Top3 / 染色体異常 / 相同 組換え / 発癌 / SUMO化 / Sgsl / DNAトポイソメラーゼIII / Top3α / Xrcc3 / SCE / ヘリカーゼ / 癌 / ゲノム / 酵母Sgs1 / BASC / ATM / MRE11

研究概要

ブルーム症候群は若年で種々の悪性腫瘍を発生する。本研究では、このブルーム症候群の原因遺伝子産物(BLM)の機能を分子レベルで解明することを目的に、高等真核細胞だけでなく、ブルーム症候群の相同遺伝子(SGS1)が存在する酵母を用いて解析を行った。
酵母を用いた解析では、Sgs1は通常の状態では相同組換えを抑制するように働いているが、DNA傷害剤で傷害を誘導した場合には、組換え経路で機能することを明らかになった。また、Sgs1が機能を発現するためにはToP3と結合することが必須であり、Sgs1は"Rad51の機能に依存する経路"で働き、"Rad51の機能に依存しない経路"に属すMre11とは独立した役割をRad52相同組換え経路で果たしていることが判明した。
一方、高等真核細胞を用いた解析では、Top3αの機能及びTop3αとBLMとの機能的関連を遺伝子破壊株を作製して解析し、Top3αは生存に必須であり、Top3α非存在下では、G2期での停止や核の巨大化、M期におけるmetaphaseからanaphaseへの移行の阻害、姉妹染色分体の同じ位置におこる染色体の切断の増加がおこることを見出し、これらの表現型が、BLM遺伝子破壊により軽減されることを示し、BLMとTop3αとの機能的関連を明確にした。また、これらの解析から、「Top3αとBLMが複製した姉妹染色分体のDNAの分離に関与している」という結論を導くことができた。さらに、姉妹染色分体交換(SCE)形成の抑制においても両者は協同して機能していることが明らかになった。さらに、DNAの傷害時にBLMが関与する修復経路を特定するために、種々の修復経路に関与するタンパク質をコードする遺伝子との二重、三重破壊株を作製して解析を行った結果、rDNA傷害誘導時には、BLMはXRCC3が関与する組換え経路で機能する」ことが明らかになった。

研究成果

• [雑誌論文] Epistasis between Fanconi anemia protein FANCC and BLM helicase in suppressing sister chromatid exchanges. (2005)
  • 著者名/発表者名: Seiki Hirano
  • 雑誌名: EMBO Journal 24 ページ: 418-427
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] The ability of Sgsl to interact with DNA topoisomerase III is essential for damage-induced recombination. (2005)
  • 著者名/発表者名: Ayako Ui
  • 雑誌名: DNA Repair 4 ページ: 191-201
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Epistasis between Fanconi anemia protein FANCC and BLM helicase in suppressing sister chromatid exchanges. (2005)
  • 著者名/発表者名: Seiki Hirano
  • 雑誌名: ENBO J. 24 ページ: 418-427
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] The ability of Sgs1 to interact with DNA topoisomerase III is essential for damage-induced recombination. (2005)
  • 著者名/発表者名: Ayako Ui
  • 雑誌名: DNA Repair 4 ページ: 191-201
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Structural basis for inhibition of the replication licensing factor Cdtl by Geminin. (2004)
  • 著者名/発表者名: Changwok Lee
  • 雑誌名: Nature 430 ページ: 913-917
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] SMC6 is required for MMS-induced interchromosomal and sister chromatid recombinations in Saccharomyces cerevisiae. (2004)
  • 著者名/発表者名: Fumitoshi Onoda
  • 雑誌名: DNA Repair 3 ページ: 429-439
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] The absence of a functional relationship between ATM and BLM, the components of BASC, in DT40 cells. (2004)
  • 著者名/発表者名: Wensheng Wang
  • 雑誌名: Biochim.Biophys.Acta 1688 ページ: 137-144
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Structural basis for inhibition of the replication licensing factor Cdt1 by Geminin. (2004)
  • 著者名/発表者名: Changwok Lee
  • 雑誌名: Nature 430 ページ: 913-917
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] MC6 is required for MMS-induced interchromosomal and sister chromatid recombinations in Saccharomyces cerevisiae (2004)
  • 著者名/発表者名: Fumitoshi Onoda
  • 雑誌名: DNA Repair 3
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] The absence of a functional relationship between ATM and BLM, the components of BASC, in DT40 cells. (2004)
  • 著者名/発表者名: Wensheng Wang
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta 1688 ページ: 137-144
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Ubc9 is required for damage-tolerance and damage-induced inter-chromosomal homologus recombination in Saccharomyces cerevisiae. (2004)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Maeda
  • 雑誌名: DNA Repair 3 ページ: 335-341
• [雑誌論文] Functional relation among RecQ family helicases, RecQL1. RecQL5, and BLM in cell growth and SCE formation. (2003)
  • 著者名/発表者名: Wensheng Wang
  • 雑誌名: Mol.Cell.Biol. 23 ページ: 3527-3535
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Functional relation among RecQ family helicases, RecQL1, RecQL5, and BLM in cell growth and SCE formation. (2003)
  • 著者名/発表者名: Wensheng Wang
  • 雑誌名: Mol. Cell. Biol. 23 ページ: 3527-3535
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Characterization of the slow-growth phenotype of S. cerevisiae whip/mgs1 sgs1 double deletion mutants. (2002)
  • 著者名/発表者名: Dana Branzei
  • 雑誌名: DNA Repair 1 ページ: 671-682
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] The product of Saccharomyces cerevisiaeWHIP/MGS1, a gene related to replication factor C genes, interacts genetically with DNA polymerase δ. (2002)
  • 著者名/発表者名: Dana Branzei
  • 雑誌名: Mol.Genet Genomics 268 ページ: 371-386
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] The product of Saccharomyces cerevisiaeWHIP/MGS1, a gene related to replication factor C genes, interacts genetically with DNA polymerase S. (2002)
  • 著者名/発表者名: Dana Branzei
  • 雑誌名: DNA Repair 1 ページ: 671-682
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Saccharomyces cerevisiae WHIP/MGS1 gene interacts genetically with DNA replication genes. (2002)
  • 著者名/発表者名: Dana Branzei
  • 雑誌名: Mol.Genet.Genomics 268 ページ: 371-386
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] The N-terminal internal region of BLM is required for the formation of dots/rod-like structures which are associated with SUMO-1. (2001)
  • 著者名/発表者名: Hirobumi Suzuki
  • 雑誌名: Biochem.Biophys.Res.Commun. 286 ページ: 322-327
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] The N-terminal region of Sgsl, which interacts with Top3, is required for complementation of MMS sensitivity and suppression of hyper-recombination in sgsl disruptants. (2001)
  • 著者名/発表者名: Ayako Ui
  • 雑誌名: Mol.Genet Genomics 265 ページ: 837-850
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] The N-terminal internal region of BLM is required for the formation of dots/rod-like structures which are associated with SUMO-1. (2001)
  • 著者名/発表者名: Hirobumi Suzuki
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 286 ページ: 322-327
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] The N-terminal region of Sgs1, which interacts with Top3, is required for complementation of MMS sensitivity and suppression of hyper-recombination in sgs1 disruptants. (2001)
  • 著者名/発表者名: Ayako Ui
  • 雑誌名: Mol.Genet.Genomics 265 ページ: 837-850
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [図書] Molecular mechanism of Werner's syndrome (2004)
  • 著者名/発表者名: Dana Branzei
  • 総ページ数: 156
  • 出版者: Kluwer Academic/Plenum Publishers
• [文献書誌] Nao odagiri: "Budding yeast mms4 is epistatic with rad52 and its function can be replaced by a bacterial Holliday junction resolvase."DNA Repair. 2. 347-358 (2003)
• [文献書誌] Wensheng Wang: "The absence of a functional relationship between ATM and BLM, the components of BASC, in DT40 cells."Molecular Cellular Biology. 23・10. 3527-3535 (2003)
• [文献書誌] Sevim Isik: "The SUMO pathway is required for selective degradation of DNA topoisomerase IIβ induced by a catalytic inhibitor ICRF-193."FEBS Letters. 546. 374-378 (2003)
• [文献書誌] Daisuke Maeda: "Ubc9 is required for damage-tolerance and damage-induced interchromosomal homologus recombination in Saccharomyces cerevisiae."DNA Repair. 3. 335-341 (2004)
• [文献書誌] Wensheng Wang: "Functional relation among RecQ family helicases, RecQL1, RecQL5, and BLM in cell growth and SCE formation."Biochim.Biophys.Acta. 1688・2. 137-144 (2004)
• [文献書誌] Fumitoshi Onoda: "SMC6 is required for MMS-induced interchromosomal and sister chromatid recombinations in Saccharomyces cerevisiae."DNA Repair. (in press).
• [文献書誌] Wensheng Wang: "Functional relation among RecQ family helicases, RecQL1, RecQL5, and BLM in cell growth and SCE formation"Molecular Cellular Biology. (in press). (2003)
• [文献書誌] Nao Odagiri: "Budding yeast mms4 is epistatic with rad52 and its function can be replaced by a bacterial Holliday junction resolvase"DNA repair. 2. 347-358 (2003)
• [文献書誌] Dana Branzei: "Saccharomyces cerevisiae WHIP/MGS1 gene interacts genetically with DNA replication genes"Mol.Genet.Genomics. 268. 371-386 (2002)
• [文献書誌] Dana Branzei: "Characterization of the slow-growth phenotype of S. cerevisiae whip/mgs1 sgs1 double deletion mutants"DNA repair. 1. 671-682 (2002)
• [文献書誌] Takayuki Kobayashi: "Focus-formation of replication protein A, activation of checkpoint system and DNA repair synthesis induced by DNA double-strand breaks in Xenopus egg extract"J.Cell Science. 115. 3159-3169 (2002)
• [文献書誌] Ryoko Onodera: "Functional and physical interaction between Sgs1 and Top3 and Sgs1-independent function of Top3 in DNA recombination repair"Genes Genet.Sys.. 77. 11-21 (2002)
• [文献書誌] Takemi Enomoto: "Functions of RecQ family helicases : possible involvement of Bloom's and Werner's syndrome gene products in guarding genome integrity during DNA replication"Journal of Biochemistry. 129. 501-507 (2001)
• [文献書誌] Fumitoshi Onoda: "Involvement of SGS1 in DNA Damage-Induced Heteroallelic Recombination that Requires RAD52"Molecular General Genetics. 264. 702-708 (2001)
• [文献書誌] Ayako Ui: "Possible involvement ofTop3 via the N-terminal region of Sgs1 in the comple-mentation of MMS sensitivity and the suppression of hyper recombination"Molecular General Genetics. 265. 837-850 (2001)
• [文献書誌] Yuriko Hachiya: "Immunohistochemical expression and pathogenesis of BLM in the human brain and visceral organs"Neuropathology. 21. 123-128 (2001)
• [文献書誌] Hirobumi Suzuki: "The N-terminal internal region of BLN is required for the formation of dots/rod-like structures which are associated with SUMO-1"Biochem.Biophys.Res.Commun.. 286. 322-327 (2001)
• [文献書誌] Ryoko Onodera: "Functionaland physical interaction between Sgs1 and Top3 and Sgs1-independent function of Top3 in DNA recombination repair"Genes Genet.Syst.. (in press).