間期染色体の核内ダイナミクス決定機構の解明に向けて

• 研究課題/領域番号: 15K14450
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 分子生物学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 升方 久夫 大阪大学, その他部局等, 名誉教授 (00199689)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: テロメア / 複製開始点 / 複製タイミング / 分裂酵母 / shelterin / 細胞核 / Taz1 / 細胞周期 / 複製タイミング制御 / 核内局在 / LacI-GFP

研究成果の概要

真核細胞核では遺伝情報を担う染色体はダイナミックに形や位置を変えながら、生命の維持と継承に必要な様々の生命反応を行う。我々は、核内の染色体空間配置が果たす役割を明らかにしようと考え、DNA複製反応に重要な複製開始点の核内局在を解析した。単細胞真核生物である分裂酵母で、蛍光を発するLacI-GFPを複製開始点近傍に結合させ生細胞内で蛍光イメージを解析した。その結果、一群の複製開始点は、複製プログラムが決定されるG1/S期にだけ、複製開始を遅らせる要素を集積したテロメアに近接することによって、S期後期に複製するよう制御されることを発見した。特異的核内配置が複製制御に必要であることが明らかになった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまで複製開始制御と核内配置の関係は明らかにされていなかったが、目印となる蛍光タンパク質を特定の複製開始点に結合させることにより、生きた酵母細胞で複製開始点の高解像度観察が可能になった。本研究は、染色体末端テロメアが遠く離れた染色体内部とコミュニケーションするしくみを明らかにしたことになり、将来テロメアが遠隔制御する疾患原因遺伝子の発見ならびに疾患の予防につながる可能性がある。

研究成果

• [雑誌論文] Nucleosomes around a mismatched base pair are excluded via an Msh2-dependent reaction with the aid of SNF2 family ATPase Smarcad1. (2018)
  • 著者名/発表者名: Terui R, Nagao K, Kawasoe Y, Taki K, Higashi TL, Tanaka S, Nakagawa T, Obuse C, Masukata H, Takahashi TS
  • 雑誌名: Genes & development 巻: 32(11-12) 号: 11-12 ページ: 806-821
  • DOI: 10.1101/gad.310995.117
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Shelterin promotes tethering of late replication origins to telomeres for replication‐timing control (2018)
  • 著者名/発表者名: Ogawa Shiho、Kido Sayuri、Handa Tetsuya、Ogawa Hidesato、Asakawa Haruhiko、Takahashi Tatsuro S、Nakagawa Takuro、Hiraoka Yasushi、Masukata Hisao
  • 雑誌名: The EMBO Journal 巻: 37 号: 15 ページ: 15-15
  • DOI: 10.15252/embj.201898997
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Nucleosomes around a mismatched base pair are excluded via an Msh2-dependent reaction with the aid of SNF2-family ATPase Smarcad1. (2018)
  • 著者名/発表者名: Terui,R.,Nagao,K.,Kawasoe, Y., Taki,K., Higashi,TL., Tanaka,S., Nakagawa,T., Obusae,C., Masukata,H., Takahashi,TS.
  • 雑誌名: Genes and Development 巻: -
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Regulation of mitotic recombination between DNA repeats in centromeres. (2017)
  • 著者名/発表者名: Zafar,F., Okita,AK. Onaka,AT., Su,J., Katahira,Y., Nakayama,J. Takahashi,TS., Masukata, H., Nakagawa, T.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: 44(22) 号: 19 ページ: 11222-11235
  • DOI: 10.1093/nar/gkx763
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] MutSα maintains the mismatch repair capability by inhibiting PCNA unloading (2016)
  • 著者名/発表者名: Kawasoe, Y., Tsurimoto, T., Nakagawa, T., Masukata, H., Takahashi, TS.
  • 雑誌名: eLIFE 巻: 12;5
  • DOI: 10.7554/elife.15155
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Rad51 and Rad54 promote noncrossover recombination between centromere repeats on the same chromatid to prevent isochromosome formation. (2016)
  • 著者名/発表者名: Onaka, AT., Toyofuku, N., Inoue, T., Okita, AK., Sagawa, M., Su, J., Shitanda, T., Matsuyama, R., Zafar, F., Takahashi, TS., Masukata, H., Nakagawa, T.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: 44 (22) 号: 22 ページ: 10744-10757
  • DOI: 10.1093/nar/gkw874
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Shugoshin forms a specialized chromatin domain at subtelomeres that regulates transcription and replication timing. (2016)
  • 著者名/発表者名: Tashiro S, Handa T, Matsuda A, Ban T, Takigawa T, Miyasato K, Ishii K, Kugou K, Ohta K, Hiraoka Y, Masukata H, Kanoh J.
  • 雑誌名: Nature Commun. 巻: 7 号: 1 ページ: 10393-10393
  • DOI: 10.1038/ncomms10393
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Histone H4 acetylation required for chromatin decompaction during DNA replication (2015)
  • 著者名/発表者名: Ruan K, Yamamoto TG, Asakawa H, Chikashige Y, Kimura H, Masukata H, Haraguchi T, Hiraoka Y.
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 5 号: 1 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1038/srep12720
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Meiotic nuclear movements in fission yeast are regulated by the transcription factor Mei4 downstream of a Cds1-dependent replication checkpoint pathway. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ruan K, Yamamoto TG, Asakawa H, Chikashige Y, Masukata H, Haraguchi T, Hiraoka Y.
  • 雑誌名: Genes Cells 巻: 20 号: 3 ページ: 160-172
  • DOI: 10.1111/gtc.12207
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Spatial and temporal control of chromosomal DNA replication by telomere sequence and telomere binding proteins in the fission yeast nucleus. (2017)
  • 著者名/発表者名: 升方久夫
  • 学会等名: The 9th International Fission Yeast Meeting (Banff, Canada)
  • 国際学会
• [学会発表] Spatial and temporal control of chromosome DNA replication by telomere binding proteins. (2017)
  • 著者名/発表者名: 升方久夫
  • 学会等名: Eukaryotic DNA Replication and Genome Maintenance（Cold Spring Harbor, NY USA)
  • 国際学会
• [学会発表] テロメア結合タンパク質およびシェルタリン構成因子によるDNA複製の時空間的制御機構の解明 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小川志帆、半田哲也、中村優太、高橋達郎、中川拓郎、小川英知、淺川東彦、平岡泰、升方久夫
  • 学会等名: 第40回日本分子生物学会年会（神戸)
• [学会発表] 分裂酵母シェルタリンによる複製開始タイミング制御機構 (2017)
  • 著者名/発表者名: 城戸沙友里、小川志帆、高橋達郎、中川拓郎、升方久夫
  • 学会等名: 第40回日本分子生物学会年会（神戸)
• [学会発表] 分裂酵母における複製開始複合体形成の核内局在による制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 升方久夫
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会ワークショップ
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2016-11-30
  • 招待講演
• [学会発表] Control of DNA replication timing and location by telomere-binding proteins in fission yeast. (2016)
  • 著者名/発表者名: 升方久夫
  • 学会等名: 第１０回3R Symposium
  • 発表場所: 松江
  • 年月日: 2016-11-13
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Control of subnuclear localization and replication timing by telomere binding proteins in fission yeast (2016)
  • 著者名/発表者名: 升方久夫
  • 学会等名: FASEB Science Research Conferences, Yeast Chromosome Structure, Replication and Segregation
  • 発表場所: Snowmass, Colorado, USA
  • 年月日: 2016-07-31
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Control of replication timing and subnuclear localization by telomere binding proteins in fission yeast (2016)
  • 著者名/発表者名: 升方久夫
  • 学会等名: DNA Metabolism, Genomic Stability and Disease: Cold Spring Harbor Asia
  • 発表場所: Suzhou、China
  • 年月日: 2016-06-13
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] テロメア結合タンパク質によるDNA複製の時空間的制御機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小川志帆、中村優太、高橋達郎、中川拓郎、小川英知、淺川東彦、平岡泰、升方久夫
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-12-01
  • 招待講演
• [学会発表] Replication timing control by telomere-adjacent nuclear localization. (2015)
  • 著者名/発表者名: 小川志帆、中村優太、半田哲也、小川英知、淺川東彦、高橋達郎、中川拓郎、平岡泰、升方久夫
  • 学会等名: Eukaryotic DNA Replication and Genome Maintenance
  • 発表場所: Cold Spring Harbor, NY USA
  • 年月日: 2015-09-01
  • 国際学会
• [学会発表] The mechanism of the MutSα-dependent strand memory reaction in Xenopus egg extract. (2015)
  • 著者名/発表者名: 高橋達郎、河添好孝、釣本敏樹、中川拓郎、升方久夫
  • 学会等名: Eukaryotic DNA Replication and Genome Maintenance
  • 発表場所: Cold Spring Harbor, NY USA
  • 年月日: 2015-09-01
  • 国際学会
• [学会発表] Replication timing control by telomere-adjacent nuclear localization in fission yeast. (2015)
  • 著者名/発表者名: 升方久夫、中村優太、小川英知、淺川東彦、高橋達郎、中川拓郎、平岡泰、小川志帆
  • 学会等名: 第８回International Fission Yeast Meeting
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-06-21
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Temporal and spatial regulation of replication in fission yeast. (2015)
  • 著者名/発表者名: 小川志帆、中村優太、高橋達郎、中川拓郎、小川英知、淺川東彦、平岡泰、升方久夫
  • 学会等名: 第８回International Fission Yeast Meeting
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-06-21
  • 国際学会
• [備考] 升方研究室
  • URL: http://www.bio.sci.osaka-u.ac.jp/bio_web/lab_page/masukata/
• [備考] テロメアに結合するタンパク質が染色体複製開始点をテロメアに引き寄せて制御することを発見
  • URL: http://www.bio.sci.osaka-u.ac.jp/newinfo/info93.html
• [備考] 大阪大学大学院理学研究科生物科学専攻分子遺伝学研究室ホームページ
  • URL: http://www.bio.sci.osaka-u.ac.jp/dbs01/re-paper-temp.php?id=14
• [備考] 升方研究室ホームページ
  • URL: http://www.bio.sci.osaka-u.ac.jp/bio_web/lab_page/masukata/thesis/index.html
• [備考] 大阪大学大学院理学研究科生物科学専攻分子遺伝学研究室
  • URL: http://www.bio.sci.osaka-u.ac.jp/bio_web/lab_page/masukata/