ユビキチンとSUMO修飾によるDNA複製・修復タンパク質の制御機構の解明

• 研究課題/領域番号: 15032204
• 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: 関 政幸 東北大学, 大学院・薬学研究科, 助教授 (70202140)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2004
• 研究課題ステータス: 完了 (2004年度)
• 配分額: 8,400千円 (直接経費: 8,400千円); 2004年度: 4,200千円 (直接経費: 4,200千円); 2003年度: 4,200千円 (直接経費: 4,200千円)
• キーワード: Ubc9 / SUMO / ユビキチン / DNA複製 / DNA修復 / DNA組換え / DNAポリメラーゼδ / RecQ

研究概要

本研究では、出芽酵母においてSUMO化されるタンパク質を網羅的に同定し、さらに複製や修復時にユビキチン化あるいはSUMO化されるタンパク質の制御機構を解明する研究提案を行った。前者の網羅的な解析は達成できなかったが、一方、後者においては下記のような大きな成果を得た。
(1)Ubc9の欠損によりDNA傷害で誘導される相同組換え修復に欠損が生じることを世界ではじめて立証した(前田DNA Repair,2004)。
(2)出芽酵母において、Smc6がSUMO化されることを見いだした。smc6温度感受性株を作製し、解析したところ上記ubc9変異株と同様にDNA傷害で誘導される相同組換え修復に欠損を示すことを証明した(小野田DNA Repair,2004)。
(3)DNAポリメラーゼδを鋳型DNAに乗せる役割をもつPCNAはSUMOおよびユビキチンに両方で修飾されることが報告されている。PCNAのユビキチン化、あるいはSUMO化のDNA複製における意義を調べたところ、通常のDNA複製時にPCNAのユビキチン化が起こり、それがtemplate-switching DNA synthesisを誘導し、それがDNA複製の完了に重要な役割を果たすことを実証した(Branzei Genes to Cells,2004)。
(4)DNAポリメラーゼδの2番目のサブユニットPol31がSUMO化されることを見いだした。またPol31に系統的にミスセンス変異を導入し、35種類の変異株を作製した。現在Pol31のSUMO化の意義を検討中である。

研究成果

• [雑誌論文] Functional relationships of FANCC to homologous recombination, translesion synthesis, and BLM. (2005)
  • 著者名/発表者名: Hirano S, Yamamoto K, Ishiai M, Yamazoe M, Seki M, 他9名(計14名)
  • 雑誌名: EMBO J. 24 ページ: 418-427
• [雑誌論文] Human Werner helicase interacting protein 1 (WRNIP1) functions as a novel modulator for DNA polymerase δ. (2005)
  • 著者名/発表者名: Tsurimoto T, Shinozaki A, Yano M, Seki M, Enomoto T.
  • 雑誌名: Genes to Cells 10 ページ: 13-22
• [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: Qang, W., Seki, M., 他7名(計9名)
  • 雑誌名: Biochim.Biophys.Acta. 1688 ページ: 137-144
• [雑誌論文] Ubc9 is required for damage-tolerance and damage-induced interchromosomal homologous recombination in S.cerevisiae (2004)
  • 著者名/発表者名: Maeda, D., Seki, M., Onoda, F., Branzei, D., Kawabe, Y., Enomoto, T.
  • 雑誌名: DNA repair 3 ページ: 335-341
• [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: Onoda, F., Takeda, M., Seki, M., Maeda, D., Tajima, J., Ui, A., Yagi, H., Enomoto, T.
  • 雑誌名: DNA repair 3 ページ: 429-439
• [雑誌論文] Rad18/Rad5/Mms2-mediated polyubiquitination of PCNA is implicated in replication completion during replication stress. (2004)
  • 著者名/発表者名: Branzei D, Seki M, Enomoto T.
  • 雑誌名: Genes to Cells 9 ページ: 1031-1342
• [文献書誌] Odagiri, N., Seki, M., Onoda, F., Yoshimura, A., Watanabe, S., Enomoto, T.: "Budding yeast mms4 is epistatic with rad52 and the function of Mms4 can be replaced by a bacterial Holliday junction resolvase"DNA repair. 2. 347-358 (2003)
• [文献書誌] Wang, W., Seki, M., Narita, Y., Nakagawa, T., Yoshimura, A., Otsuki, M., Kawabe, Y., Tada, S., Yagi, H., Ishii, Y., Enomoto, T.: "Functional relation among RecQ family helicases, RecQL1, RecQL5, and BLM in cell growth and SCE formation."Mol Cell.Biol.. 23. 3527-3535 (2003)
• [文献書誌] Wang, W., Seki, M., Otsuki, M., Tada, S., Takao, N., Yamamoto, KI., Hayashi, M., Honma, M., Enomoto, T.: "The absence of a functional relationship between ATM and BLM, the components of BASC, in DT40 cells"Biochim.Biophys.Acta.. 1688. 137-144 (2004)
• [文献書誌] Maeda, D., Seki, M., Onoda, F., Branzei, D., Kawabe, Y., Enomoto, T.: "Ubc9 is required for damage-tolerance and damage-induced interchromosomal homologous recombination in S. cerevisiae"DNA repair. 3. 335-341 (2004)
• [文献書誌] Onoda, F., Takeda, M., Seki, M., Maeda, D., Tajima, J., Ui, A., Yagi, H., Enomoto, T.: "SMC6 is required for MMS-induced interchromosomal and sister chromatid recombinations in Saccharomyces cerevisiae."DNA repair.. (in press).