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生命を維持するDNA複製装置はどのように形成されてきたか~アーキア研究から迫る~

研究課題

研究課題/領域番号 16J02633
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 生物分子化学
研究機関九州大学

研究代表者

永田 麻梨子  九州大学, 生物資源環境科学府, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2016-04-22 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2018年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2017年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2016年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードアーキア / 複製進行 / ヘリカーゼ / ポリメラーゼ / 一本鎖DNA / RPA / CMG / 超好熱性 / 極限環境生物 / DNA複製 / DNA修復 / 複製フォーク / 超好熱菌 / タンパク質間相互作用 / 遺伝学
研究実績の概要

H30年度は超好熱性アーキアThermococcus kodakarensisにおけるDNA複製進行機構についての解析を進めた。これまでの解析では、複製ヘリカーゼMCMはGINSによって活性促進が見られるものの、GAN/Cdc45はヘリカーゼ活性に影響を与えなかった。また、GINSはMCM、GANだけでなく、複製ポリメラーゼ(PolDと推定される)との結合が見られている一方で、PolDとMCM、GANとの結合は検出できていない。PolD存在下でのGAN-MCM-GINS複合体 (GMG)のヘリカーゼとしての機能を調べたところ、PolDとMCMがGINSを介して相互作用することで、MCMのATPase/ヘリカーゼ活性が促進されることを発見した。これは、GMGとPolDが機能的なレプリソーム構成因子であることを示している。T. kodakarensisのgan遺伝子欠損株は高温致死を示すことを以前報告したが (Nagata et al. 2017)、リコンビナントタンパク質を用いたin vitroにおけるヘリカーゼと融合させた高温DNA合成反応もまた、GMG-PolDにおいて機能し、T. kodakarensisの生育温度範囲である60-90°Cにおいて再現ができたことから、in vitro高温DNA複製系の確立にとってGANは重要な役目を果たすと考えられる(Nagata et al. in preparation)。また、DNA複製進行中に露出した一本鎖DNAを保護すると考えられるReplication protein A(RPA)とレプリソーム構成因子の相互作用を調べたところ、PolDとの特異的な相互作用およびPolDのDNA合成活性の促進が見られた。この促進は、RPAが鋳型DNAの二次構造をほどくことで、PolDのDNA合成活性を補助する働きにも由来すると考えられる(Nagata et al. 2019)。

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 4件) 備考 (5件)

  • [雑誌論文] Replication protein A complex in Thermococcus kodakarensis interacts with DNA polymerases and helps their effective strand synthesis2019

    • 著者名/発表者名
      Nagata Mariko、Ishino Sonoko、Yamagami Takeshi、Ishino Yoshizumi
    • 雑誌名

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      巻: 83 号: 4 ページ: 695-704

    • DOI

      10.1080/09168451.2018.1559722

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The Cdc45/RecJ-like protein forms a complex with GINS and MCM, and is important for DNA replication in Thermococcus kodakarensis2017

    • 著者名/発表者名
      Nagata Mariko、Ishino Sonoko、Yamagami Takeshi、Ogino Hiromi、Simons Jan-Robert、Kanai Tamotsu、Atomi Haruyuki、Ishino Yoshizumi
    • 雑誌名

      Nucleic Acids Research

      巻: 45 号: 18 ページ: 10693-10705

    • DOI

      10.1093/nar/gkx740

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Possible function of the second RecJ-like protein in stalled replication fork repair by interacting with Hef2017

    • 著者名/発表者名
      Nagata Mariko、Ishino Sonoko、Yamagami Takeshi、Simons Jan-Robert、Kanai Tamotsu、Atomi Haruyuki、Ishino Yoshizumi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 号: 1 ページ: 16949-16949

    • DOI

      10.1038/s41598-017-17306-0

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Atomic structure of an archaeal GAN suggests its dual roles as an exonuclease in DNA repair and a CMG component in DNA replication.2016

    • 著者名/発表者名
      Oyama, T., Ishino, S., Shirai, T., Yamagami, T., Nagata, M., Ogino, H., Kusunoki, M., and Ishino, Y.
    • 雑誌名

      Nucleic Acids, Res.

      巻: 44 号: 19 ページ: 9509-9517

    • DOI

      10.1093/nar/gkw789

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Replication protein A in Thermococcus kodakarensis functionally interacts with DNA polymerases2018

    • 著者名/発表者名
      永田麻梨子、石野園子、山上 健、石野良純
    • 学会等名
      平成30年度日本生化学会九州支部例会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 超好熱性アーキアThermococcus kodakarensisのレプリソーム形成機構解析2018

    • 著者名/発表者名
      沖 啓輔、永田麻梨子、高島夏希、山上 健、石野園子、石野良純
    • 学会等名
      平成30年度日本生化学会九州支部例会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Family D DNA polymerase tethers primase and helicase in the replisome in Thermococcus kodakarensis.2018

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Oki, Takeshi Yamagami, Mariko Nagata, Natsuki Takashima, Kouta Mayanagi, Sonoko Ishino, and Yoshizumi Ishino.
    • 学会等名
      12th International Congress on Extremophiles.
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Euryarchaea-specific RecJ-like protein may work in stalled fork repair with Hef.2018

    • 著者名/発表者名
      Mariko Nagata, Sonoko Ishino, Takeshi Yamagami, Jan-Robert Simons,Tamotsu Kanai, Haruyuki Atomi, and Yoshizumi Ishino.
    • 学会等名
      12th International Congress on Extremophiles.
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 超好熱性アーキアThermococcus kodakarensis由来ファミリーD DNAポリメラーゼの分子解剖による機能分布の解明2018

    • 著者名/発表者名
      沖 啓輔、山上 健、永田麻梨子、高島夏希、真柳浩太、白井 剛、石野園子、石野良純
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] アーキアのDNA複製進行時におけるMCMの活性制御2018

    • 著者名/発表者名
      永田麻梨子、石野園子、山上 健、石野良純
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Regulation of replication fork progression in the hyperthermophilic archaeon Thermococcus kodakarensis.2018

    • 著者名/発表者名
      Mariko Nagata, Sonoko Ishino, Takeshi Yamagami, Yoshizumi Ishino.
    • 学会等名
      OKAZAKI Fragment Memorial Symposium: Celebrating the 50th anniversary of the discontinuous DNA replication model
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Thermococcus kodakarensisの複製フォーク進行および修復を担う2つのCdc45/RecJ2018

    • 著者名/発表者名
      永田麻梨子、石野園子、山上 健、Jan-Robert Simons、金井 保、跡見晴幸、石野良純
    • 学会等名
      日本農芸化学会2018年度大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 超好熱性アーキアThermococcus kodakarensisのDNA複製フォーク進行機構に関わるGANとHANの機能解析2017

    • 著者名/発表者名
      永田麻梨子、石野園子、山上 健、Jan-Robert Simons、金井 保、跡見晴幸、石野良純
    • 学会等名
      2017年度生命科学系学会合同年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] アーキアにおけるCdc45/RecJの役割の解明を目指して2016

    • 著者名/発表者名
      永田麻梨子、石野園子、山上健、Jan-Robert Simons、金井保、跡見 晴幸、石野 良純
    • 学会等名
      第39回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2016-11-30
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 超好熱性アーキアThermococcus kodakarensisの複製ヘリカーゼ複合体に関する研究~GAN (Cdc45/RecJ) -GINSの相互作用を中心にして~2016

    • 著者名/発表者名
      小林康平、石野園子、永田麻梨子、尾木野弘実、山上 健、大山拓次、白井 剛、石野良純
    • 学会等名
      極限環境生物学会2016年度(第17回)年会
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2016-11-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] What is the Role of the Cdc45/RecJ Protein in the Archaeal Replicative Helicase?2016

    • 著者名/発表者名
      Mariko Nagata, Sonoko Ishino, Takeshi Yamagami, Jan-Robert Simons, Tamotsu Kanai, Haruyuki Atomi, Yoshizumi Ishino
    • 学会等名
      11th International Congress on Extremophiles
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] RecJ/Cdc45様タンパク質はアーキアのゲノム安定にどのように関わるのか?2016

    • 著者名/発表者名
      永田麻梨子、石野園子、山上 健、石野良純
    • 学会等名
      第16回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      福岡国際会議場
    • 年月日
      2016-06-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 超好熱性アーキアのDNA複製ヘリカーゼ関連タンパク質間の相互作用解析2016

    • 著者名/発表者名
      綿谷江梨、石野園子、尾木野弘実、永田麻梨子、山上 健、大山拓次、石野良純
    • 学会等名
      第16回日本蛋白質科学会年会
    • 発表場所
      福岡国際会議場
    • 年月日
      2016-06-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 生物化学分野研究室HP

    • URL

      http://www.agr.kyushu-u.ac.jp/lab/seibutsukagaku/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 極限環境生物アーキアのDNA複製過程に関わる重要因子の機能解明―遺伝子の複製装置の原理解明に期待―

    • URL

      https://www.kyushu-u.ac.jp/ja/researches/view/162

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 極限環境でDNA複製の安全管理を行うCdc45/RecJファミリーの機能解明

    • URL

      https://www.kyushu-u.ac.jp/ja/researches/view/205

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 九州大学 蛋白質化学工学 (石野)研究室 ホームページ

    • URL

      http://www.agr.kyushu-u.ac.jp/lab/pce-web/

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 山梨大学生命環境学部 ホームページ トピックス

    • URL

      http://www.les.yamanashi.ac.jp/modules/news/index.php?page=article&storyid=232

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-05-17   更新日: 2024-03-26  

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