植物が独自に獲得したＤＮＡチェックポイント機構の解明

• 研究課題/領域番号: 13J40017
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 植物分子生物・生理学
• 研究機関: 京都産業大学
• 研究代表者: 岡本(愿山) 郁 (2014-2015) 京都産業大学, 総合生命科学部, 特別研究員(RPD); 岡本 郁 (愿山 郁) (2013) 京都産業大学, 総合生命科学部, 特別研究員(RPD)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 750千円); 2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2013年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
• キーワード: DNA損傷応答 / チェックポイント / DNA修復 / 植物 / DNA損傷 / DNAダメージ / DNAダメージレスポンス

研究実績の概要

1.　SOG1リン酸化サイトの同定：SOG1の5ヶ所のSQのうち、2ヶ所（2SQ）、3ヶ所（3SQ）、4ヶ所（4SQ）がSQで、その他はAQに変異させたコンストラクトを作製し、DNA損傷に応答したリン酸化を調べた。その結果、5つのSQ部位はすべてリン酸化されており、またそれらは同時にリン酸化されるのではなく、段階的にリン酸化されることが明らかになった。
2.　SOG1リン酸化の意義の検討：2SQ→3SQ→4SQとリン酸化部位が増えるにつれ、DNA損傷に応答した修復遺伝子の転写誘導は野生型と同じレベルに回復することを示した。しかし、根の伸長に関しては4SQであってもSOG1の機能を全く回復しなかった。この結果はSOG1のリン酸化レベルとSOG1の機能回復が必ずしも相関しないことを意味し、各SQ部位のリン酸化はDNA損傷応答経路を決定する役割があることを示した。
3.　新規DNAチェックポイント因子の探索：DNA損傷に応答してSOG1と相互作用する因子を共免疫沈降法と質量分析によって同定した。さらにSOG1と発現部位が同じであること、DNA損傷によって発現が上昇すること、Yeast-two-hybrid法によっても結合が確認された、という条件によっても候補因子をさらに絞り込んだ。
4.　DNAダメージによって誘導されるプログラム細胞死の発生メカニズムの解析：SOG1のリン酸化変異体である、3SQ変異体では、根での細胞死が野生型SOG1と同じ程度に誘導できるが、4SQでは細胞死が生じている植物体と、生じない植物体が半々の頻度で出現した。この結果は、430番目のSQがリン酸化されることで、細胞死を抑制する別のスイッチが活性化しやすくなることを意味しているのではないかと考えた。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Editorial: Maintenance of Genome Integrity: DNA Damage Sensing, Signaling, Repair, and Replication in Plants. (2016)
  • 著者名/発表者名: Balestrazzi A, Achary VM, Macovei A, Yoshiyama KO, Sakamoto AN.
  • 雑誌名: Front Plant Sci. 巻: 7 ページ: 64-64
  • DOI: 10.3389/fpls.2016.00064
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] SOG1: a master regulator of the DNA damage response in plants (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyama KO.
  • 雑誌名: Genes & Genetic Systems 巻: 90 号: 4 ページ: 209-216
  • DOI: 10.1266/ggs.15-00011
  • NAID: 130005118397
  • ISSN: 1341-7568, 1880-5779
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Recent progress in research on DNA damage responses in animals and plants (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyama KO.
  • 雑誌名: Genes & Genetic Systems 巻: 90 号: 4 ページ: 185-186
  • DOI: 10.1266/ggs.15-10001
  • NAID: 130005118399
  • ISSN: 1341-7568, 1880-5779
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] DNA damage response in plants: The roles of SOG1, which is a mater regulator of DNA damage response (2015)
  • 著者名/発表者名: K. O. Yoshiyama
  • 雑誌名: Radiation Biology Research Communications 巻: 50 ページ: 67-83
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The role of SOG1, a plant-specific transcriptional regulator, in the DNA damage response (2014)
  • 著者名/発表者名: K. O. Yoshiyama, S. Kimura, H. Maki, A. B. Britt, M. Umeda
  • 雑誌名: Plant Signaling & Behavior 巻: 9
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Genomic stability in response to high versus low linear energy transfer radiation in Arabidopsis thaliana (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Huefner, K. O. Yoshiyama, J. D. Friesner, P. Conklin, A. B. Britt
  • 雑誌名: Frontiers Plant Science 巻: 5 ページ: 1-7
  • DOI: 10.3389/fpls.2014.00206
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Arabidopsis SIAMESE-RELATED Cyclin-Dependent Kinase Inhibitors SMR5 and SMR7 Regulate the DNA Damage Checkpoint in Response to Reactive Oxygen Species (2014)
  • 著者名/発表者名: Yi D, Alvim Kamei CL, Cools T, Vanderauwera S, Takahashi N, Okushima Y, Eekhout T, Yoshiyama Okamoto K, Larkin J, Van den Daele H, Conklin P, Britt A, Umeda M, De Veylder L
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: 26 号: 1 ページ: 296-309
  • DOI: 10.1105/tpc.113.118943
  • 査読あり
• [雑誌論文] ATM-mediated phosphorylation of SOG1 is essential for the DNA damage response in Arabidopsis. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyama Okamoto K, Kobayashi J, Ogita N, Ueda M, Kimura S, Maki H, Umeda M
  • 雑誌名: EMBO Reports 巻: 14 号: 9 ページ: 817-822
  • DOI: 10.1038/embor.2013.112
  • 査読あり
• [雑誌論文] DNA damage response in plants : Conserved and variable response compared to animals (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyama Okamoto K, Sakaguchi K, Kimura S
  • 雑誌名: Biology 巻: 2 号: 4 ページ: 1338-1356
  • DOI: 10.3390/biology2041338
  • 査読あり
• [学会発表] シロイヌナズナにおけるDNA損傷応答とSOG1のリン酸化の関係 (2016)
  • 著者名/発表者名: 愿山（岡本）郁、木村成介
  • 学会等名: 第57回 日本植物生理学会
  • 発表場所: 岩手大学（岩手県 盛岡市）
  • 年月日: 2016-03-20
• [学会発表] 植物におけるDNA損傷応答の統括因子SOG1の制御メカニズム (2015)
  • 著者名/発表者名: 愿山（岡本）郁、木村成介
  • 学会等名: 第87回 日本遺伝学会
  • 発表場所: 東北大学 （宮城県 仙台市）
  • 年月日: 2015-09-26
• [学会発表] DNAダメージレスポンスで働くマスターレギュレーターSOG1の活性化メカニズム (2015)
  • 著者名/発表者名: 愿山（岡本）郁、木村成介
  • 学会等名: 第56回 日本植物生理学会
  • 発表場所: 東京農業大学（東京都・世田谷区）
  • 年月日: 2015-03-16
• [学会発表] The role of SOG1; A master regulator of DNA damage response in Arabidopsis (2014)
  • 著者名/発表者名: Kaoru (Okamoto) Yoshiyama, Seisuke Kimura
  • 学会等名: Marchantia Workshop 2014
  • 発表場所: 神戸大学（兵庫県・神戸市）
  • 年月日: 2014-12-09
• [学会発表] 植物に特異的なDNAダメージ応答因子SOG1の制御メカニズム (2014)
  • 著者名/発表者名: 愿山（岡本）郁、木村成介
  • 学会等名: 第86回 日本遺伝学会
  • 発表場所: 長浜バイオ大学（滋賀県・長浜市）
  • 年月日: 2014-09-18
• [学会発表] The regulatory mechanism of SOG1; a master regulator of DNA damage response (2014)
  • 著者名/発表者名: Kaoru (Okamoto) Yoshiyama, Seisuke Kimura
  • 学会等名: Plant Genome Stability and Change 2014
  • 発表場所: Asilomar Conference Center CA, USA
  • 年月日: 2014-07-19
• [学会発表] 植物ゲノム恒常性維持に働くDNA損傷応答因子のマスターレギュレーターSOG1の制御メカニズム (2014)
  • 著者名/発表者名: 愿山(岡本)郁、小林純也、木村成介
  • 学会等名: 第55回 日本植物生理学会
  • 発表場所: 富山大学(富山市)
  • 年月日: 2014-03-18
• [学会発表] 植物ゲノムの恒常性維持に働く転写因子SOG1の役割 (2013)
  • 著者名/発表者名: 愿山(岡本)郁、小林純也、真木寿治、梅田正明、木村成介
  • 学会等名: 第36回 日本分子生物学会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド(神戸市)
  • 年月日: 2013-12-03
• [学会発表] 植物のDNA損傷チェックポイント因子SOG1は動物ガン抑制遺伝子p53のカウンターパートか? (2013)
  • 著者名/発表者名: 愿山(岡本)郁、真木寿治、梅田正明、木村成介
  • 学会等名: 第85回 日本遺伝学会
  • 発表場所: 慶応義塾大学(横浜市)
  • 年月日: 2013-09-19
• [備考] 京都産業大学 植物生態進化発生学研究室
  • URL: http://www.cc.kyoto-su.ac.jp/~seisuke/index-j.html/HOME.html
• [備考] 京都産業大学 木村研ホームページ
  • URL: http://www.cc.kyoto-su.ac.jp/~seisuke/index-j.html/HOME.html
• [備考] 京都産業大学 木村研ホームページ
  • URL: http://www.kyoto-su.ac.jp/~seisuke/index-j.html/yan_jiu_nei_rong.html