昆虫細胞におけるDNA修復と減数分裂期相同組換え

• 研究課題/領域番号: 14704010
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 蚕糸・昆虫利用学
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 日下部 宜宏 九州大学, 大学院・農学研究院, 助教授 (30253595)
• 研究期間 (年度): 2002 – 2004
• 研究課題ステータス: 完了 (2004年度)
• 配分額: 29,250千円 (直接経費: 22,500千円、間接経費: 6,750千円); 2004年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円); 2003年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円); 2002年度: 14,300千円 (直接経費: 11,000千円、間接経費: 3,300千円)
• キーワード: 昆虫細胞 / DNA修復 / カイコ / 減数分裂 / 相同組換え / 放射線 / 染色体認識 / 二本鎖DNA切断 / 相同組み換え / 遺伝子損傷修復 / 細胞周期 / 昆虫 / NHEJ / DSB / Ku複合体 / MRN複合体 / RecA相同遺伝子

研究概要

細胞は、恒常的に生じる二本鎖DNA切断(DSB)を感知し、細胞周期を積極的に停止することにより損傷修復を行うことが知られている。本研究では、放射線によるDSBに対するカイコ細胞の応答反応を解析し、DSB部位認知の分子機構とこれらの修復機構選択の持つ役割を解明することを目的に研究を行った。特に修復機構については、相同組換え修復(HR)に焦点を絞った。
その結果、カイコ細胞は放射線によるDSBが染色体上に生じた後、G_2/M期に細胞周期を停止し、その後、アポトーシスを誘導することなく回復できるため、放射線に対して強い抵抗性を示すことを明らかにした。
また、カイコ染色体上でのHR測定系を複数構築し、これらの測定系を用いて、カイコ細胞がDSBの存在部位(染色体のDNA上の損傷か否か)を識別し、異なる経路で修復できる能力を有することを碓認した。この際、染色体上のDSBの修復には、HRを使用し、SSA(Single-Strand Annealing)はほとんど利用されないことが示唆された。
さらに、HR修復、細胞周期制御に関わるカイコ遺伝子を多数単離し、その中の一遺伝子がDSBの存在部位の認識に関る新規遺伝子であることを明らかにした。この遺伝子は染色体の構造情報を介して、DSBの存在部位を認識している可能性が示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Nonhomologous end-joining in a cell-free extract from the cultured silkworm cell line BmN4. (2005)
  • 著者名/発表者名: Ohsaki et al.
  • 雑誌名: Mol.Biol.Reports (In press)
• [雑誌論文] Cloning and Characterization of a Ribonuclease L Inhibitor from the Silkworm, Bombyx mori. (2005)
  • 著者名/発表者名: Maeda et al.
  • 雑誌名: DNA Sequence (In press)
• [雑誌論文] Efficient nonviral gene transfer mediated by polyethylenimine in an insect cell line. (2005)
  • 著者名/発表者名: Maeda et al.
  • 雑誌名: J.Insect Biotech.Seric. (In press)
• [雑誌論文] Differential expression of a Bombyx mori AHA1 homologue during spermatogenesis. (2005)
  • 著者名/発表者名: Miyagawa et al.
  • 雑誌名: Insect Mol.Biol. (In press)
• [雑誌論文] Analysis of artificial and spontaneous parthenogenetic development in mosaic mutations and the parthenogenetic strain of Bombyx mori. (2004)
  • 著者名/発表者名: Kusakabe et al.
  • 雑誌名: Invert.Repro.Develop. 45 ページ: 101-108
• [雑誌論文] Histological observation of eggs of the embryonic lethal mutation, Set, Bombyx mori. (2004)
  • 著者名/発表者名: Kawaguchi et al.
  • 雑誌名: J.Insect Biotech.Seric. 43 ページ: 101-106
• [雑誌論文] Molecular cloning and characterization of the translationally controlled tumor protein (TCTP) gene in Bombyx mori. (2004)
  • 著者名/発表者名: Lee et al.
  • 雑誌名: Comp.Biochem.Phys. 139 ページ: 35-43
• [雑誌論文] A method for measuring the efficiency of gene targeting in cultured silkworm cells. (2004)
  • 著者名/発表者名: Mon et al.
  • 雑誌名: Comp.Biochem.Phys. 139 ページ: 99-106
• [雑誌論文] Isolation and characterization of differently expressed cDNAs in a meiotic recombination strain of Bombyx mori. (2004)
  • 著者名/発表者名: Miyagawa et al.
  • 雑誌名: J.Insect Biotech.Seric. 73 ページ: 117-127
• [雑誌論文] Overexpression in Escherichia coli and purification of recombinant CI-b1, a Kunitz-type chymotrypsin inhibitor of silkworm. (2004)
  • 著者名/発表者名: He et al.
  • 雑誌名: Protein Expr.Purif. 38 ページ: 9-16
• [文献書誌] Mon et al.: "Analysis of extrachromosomal homologous recombination in cultured silkworm cells"Biochem.Biophys.Res.Commun.. 312. 684-690 (2003)
• [文献書誌] Kawaguchi et al.: "Chorion architecture in the Japanese giant silkmoth, Caligula japonica japonica moore"Sericologia. 43. 29-39 (2003)
• [文献書誌] Kawaguchi et al.: "Influence of N-metyl-N-nitrosourea treatment on embryogenesis of Bombyx mori"J.Fac.Agr., Kyushu Univ.. 48. 59-64 (2003)
• [文献書誌] Fujikawa et al.: "Histological studies on the yolk granule formation in the egg character mutant, vit, of Bombyx mori"J.Insect Biotech.Seric.. 72. 111-115 (2003)
• [文献書誌] Ota et al.: "Cloning and characterization of testis-specific tektin in Bombyx mori"Comparative biochemistry and Physiology Part B. 133. 371-382 (2002)
• [文献書誌] Kawaguchi et al.: "Morphological variation of micropylar apparatus in Bombyx mori eggs"Journal of Insect Biotechnology and Sericology. 71. 49-54 (2002)
• [文献書誌] Lee et al.: "Molecular characterization of a Heat Shock Cognate 70-4 promoter from the silkworm, Bombyx mori"Journal of Insect Biotechnology and Sericology. (in press).