新規損傷乗り越えアッセイによる損傷乗り越えの鎖特異性の解明

• 研究課題/領域番号: 16K12598
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 放射線・化学物質影響科学
• 研究機関: 首都大学東京
• 研究代表者: 廣田 耕志 首都大学東京, 理工学研究科, 教授 (00342840)
• 研究協力者: Julian Sale ケンブリッジ大, 教授 ; Doherty Aidan サセックス大, 教授 ; Branzei Dana IFOM研究所, 教授 ; Scott Keeney スローンケタリング癌研究所, 教授 ; Hoffman Charles S. ボストン大, 教授 ; Pommier Yves NIH, 教授
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: DNA損傷 / 損傷乗り越え / TLSポリメラーゼ / 変異 / 紫外線 / CPD / ポリメラーゼ / 複製

研究成果の概要

DNA損傷部位での複製停止の解除には損傷乗り越え機構が中心的な役割を果たす。この反応では損傷したDNAを鋳型に用いて複製を継続することのできるTLSポリメラーゼと呼ばれる酵素群が関与することが知られているが、損傷の種類に対しどのポリメラーゼが選ばれて作用するのかほとんど分かっていない。例えば、紫外線の損傷にはポリメラーゼη（イータ）が効果的に働き変異を避けて損傷乗り越えを行うが、他の酵素が誤って働くと変異につながる。本研究では、損傷乗り越え時の変異パターンや損傷乗り越え頻度をシーケンス解析することで、損傷乗り越えの効率や、使われるポリメラーゼ酵素について解明する。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまで不明であった損傷乗り越え機構において機能するTLSポリメラーゼ群の包括的多重変異細胞を作成し、これらポリメラーゼ酵素群の関係性を明らかにすることができた。この機構は、発癌につながるDNA変異に関わるため、癌発生のメカに住むにつながるとともに、新規のがん治療法開発につながる知見であり社会的意義は大きい。

研究成果

• [国際共同研究] IFOM研究所(イタリア)
• [国際共同研究] ボストン大学/アメリカ国立衛生研究所/スローンケタリング癌研究所(米国)
• [国際共同研究] サセックス大学/ケンブリッジ大学/レスター大学(英国)
• [国際共同研究] ボストン大学/スローンケタリング研究所(米国)
• [国際共同研究] IFOM研究所(イタリア)
• [雑誌論文] Chromatin remodeler ALC1 prevents replication-fork collapse by slowing fork progression. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ooka M, Abe T, Cho K, Koike K, Takeda S, Hirota K.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 13(2) 号: 2 ページ: e0192421-e0192421
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0192421
  • NAID: 120006457113
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Interplay between chromatin modulators and histone acetylation regulates the formation of accessible chromatin in the upstream regulatory region of fission yeast <i>fbp1</i> (2017)
  • 著者名/発表者名: Akira Adachi、?Satoshi Senmatsu、?Ryuta Asada、?Takuya Abe、?Charles S. Hoffman、?Kunihiro Ohta、?Kouji Hirota
  • 雑誌名: Genes & Genetic Systems 巻: 92 号: 6 ページ: 267-276
  • DOI: 10.1266/ggs.17-00018
  • NAID: 130006731266
  • ISSN: 1341-7568, 1880-5779
  • 年月日: 2017-12-01
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] ESCO1/2's roles in chromosome structure and interphase chromatin organization. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kawasumi R, Abe T, Arakawa H, Garre M, Hirota K, Branzei D.
  • 雑誌名: Genes Dev 巻: 31(21) 号: 21 ページ: 2136-2150
  • DOI: 10.1101/gad.306084.117
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] ALC1/CHD1L, a chromatin-remodeling enzyme, is required for efficient base excision repair. (2017)
  • 著者名/発表者名: Tsuda M, Cho K, Ooka M, Shimizu N, Watanabe R, Yasui A, Nakazawa Y, Ogi T, Harada H, Agama K, Nakamura J, Asada R, Fujiike H, Sakuma T, Yamamoto T, Murai J, Hiraoka M, Koike K, Pommier Y, Takeda S, Hirota K.
  • 雑誌名: PLos One 巻: 12 号: 11 ページ: e0188320-e0188320
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0188320
  • NAID: 120006800808
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Recruitment and delivery of the fission yeast Rst2 transcription factor via a local genome structure counteracts repression by Tup1-family corepressors (2017)
  • 著者名/発表者名: Ryuta Asada?Miki Umeda?Akira Adachi?Satoshi Senmatsu?Takuya Abe?Hiroshi IwasakiKunihiro Ohta?Charles S. Hoffman?Kouji Hirota
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: 45 号: 16 ページ: 9361-9371
  • DOI: 10.1093/nar/gkx555
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The dominant role of proofreading exonuclease activity of replicative polymerase ε in cellular tolerance to cytarabine (Ara-C). (2017)
  • 著者名/発表者名: Tsuda M, Terada K, Ooka M, Kobayashi K, Sasanuma H, Fujisawa R, Tsurimoto T, Yamamoto J, Iwai S, Kadoda K, Akagawa R, Huang SN, Pommier Y, Sale JE, Takeda S, Hirota K.
  • 雑誌名: Oncotarget 巻: in press 号: 20 ページ: 33457-33474
  • DOI: 10.18632/oncotarget.16508
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Human CTF18-RFC clamp-loader complexed with non-synthesising DNA polymerase ε efficiently loads the PCNA sliding clamp. (2017)
  • 著者名/発表者名: Fujisawa R, Ohashi E, Hirota K, Tsurimoto T
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 巻: 印刷中 号: 8 ページ: 4550-4563
  • DOI: 10.1093/nar/gkx096
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Dominant Role of Proofreading Exonuclease Activity of Replicative Polymerase ε in Cellular Tolerance Contributes to Cellular Tolerance of Cytarabine (Ara-C) (2017)
  • 著者名/発表者名: Masataka Tsuda, Kazuhiro Terada, Masato Ooka, Koji Kobayashi, Hiroyuki Sasanuma, Ryo Fujisawa, Toshiki Tsurimoto, Junpei Yamamoto, Shigenori Iwai, Kei Kadoda, Remi Akagawa, Shar-yin Naomi Huang, Yves Pommier, Julian E. Sale, Shunichi Takeda, and Kouji Hirota
  • 雑誌名: Oncotarget 巻: in press
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Determination of genotoxic potential by comparison of structurally related azo dyes using DNA repair-deficient DT40 mutant panels. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ooka M, Kobayashi K, Abe T, Akiyama K, Hada M, Takeda S, Hirota K.
  • 雑誌名: Chemosphere 巻: 164 ページ: 106-112
  • DOI: 10.1016/j.chemosphere.2016.08.092
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chemical Incorporation of Chain-Terminating Nucleoside Analogs as 3'-Blocking DNA Damage and Their Removal by Human ERCC1-XPF Endonuclease. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto J, Takahata C, Kuraoka I, Hirota K, Iwai S.
  • 雑誌名: Molecules 巻: 21(6) 号: 6 ページ: 766-766
  • DOI: 10.3390/molecules21060766
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Repriming by PrimPol is critical for DNA replication restart downstream of lesions and chain-terminating nucleosides. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi K, Guilliam TA, Tsuda M, Yamamoto J, Bailey LJ, Iwai S, Takeda S, Doherty AJ, Hirota K.
  • 雑誌名: Cell Cycle 巻: 15(15) 号: 15 ページ: 1997-2008
  • DOI: 10.1080/15384101.2016.1191711
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] In vivo evidence for translesion synthesis by the replicative DNA polymerase δ. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hirota K, Tsuda M, Mohiuddin, Tsurimoto T, Cohen IS, Livneh Z, Kobayashi K, Narita T, Nishihara K, Murai J, Iwai S, Guilbaud G, Sale JE, Takeda S.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res 巻: 44(15) ページ: 7242-50
  • DOI: 10.1093/nar/gkw439
  • NAID: 120006338056
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Local potentiation of stress-responsive genes by upstream noncoding transcription. (2016)
  • 著者名/発表者名: Takemata N, Oda A, Yamada T, Galipon J, Miyoshi T, Suzuki Y, Sugano S, Hoffman CS, Hirota K, Ohta K.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 巻: 印刷中 号: 11 ページ: 5174-89
  • DOI: 10.1093/nar/gkw142
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] 複製フォーク構成因子とヒストンバリアントH2AX、DNA修復因子の遺伝学的関係性の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 阿部拓也、廣田耕志
  • 学会等名: ヒストンバリアント研究会
• [学会発表] SUMO化蛋白質を認識するRING型ユビキチンリガーゼRNF4による染色体恒常性維持機構の解明 (2017)
  • 著者名/発表者名: 廣田耕志
  • 学会等名: ヒストンバリアント研究会
  • 発表場所: 東北大学青葉山キャンパス青葉台コモンズ（宮城県・仙台市）
  • 年月日: 2017-02-11
  • 招待講演
• [学会発表] 局所的ゲノム高次構造制御を介した転写因子の標的結合制御機構の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 浅田隆大、梅田未来、千松賢史、足立朗、阿部拓也、岩崎博史、太田邦史、Charles S. Hoffman、廣田耕志
  • 学会等名: 第34回染色体ワークショップ
  • 発表場所: かずさアカデミアホール（千葉県・木更津市）
  • 年月日: 2017-01-11
• [学会発表] metabolic stress-induced lncRNA(mlonRNA)転写によるクロマチン再編成は、転写と減数分裂期組換えを活性化する (2017)
  • 著者名/発表者名: 千松賢史、廣田耕志
  • 学会等名: 染色体ワークショップ
• [学会発表] DNA トポロジーによるヌクレオソームポジションの規定と転写制御 (2017)
  • 著者名/発表者名: 浅田隆大、廣田耕志
  • 学会等名: 染色体ワークショップ
• [学会発表] 局所的ゲノム高次構造を介した転写因子の標的配列結合タイミング制御機構の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 恒川千明、廣田耕志
  • 学会等名: 染色体ワークショップ
• [学会発表] metabolic stress-induced lncRNA(mlonRNA)転写はクロマチン再編成を誘導し、転写と減数分裂期組換えを活性化させる (2017)
  • 著者名/発表者名: 千松賢史、廣田耕志
  • 学会等名: 分子生物学会
• [学会発表] The establishment of highly sensitive and quantitative analysis assay to detect chromosome loss using HSV-TK (2017)
  • 著者名/発表者名: 鈴木雄也、廣田耕志
  • 学会等名: 分子生物学会
• [学会発表] ALC1クロマチンリモデリング因子のゲノム維持における働き (2017)
  • 著者名/発表者名: 廣田耕志
  • 学会等名: 分子生物学会
  • 招待講演
• [学会発表] オーキシンデグロンシステムを用いたトポイソメラーゼ１の細胞内機能の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 梅村小雪、廣田耕志
  • 学会等名: 分子生物学会
• [学会発表] The regulation of Cohesin in higher eukaryotes (2017)
  • 著者名/発表者名: 阿部拓也、廣田耕志
  • 学会等名: Molecular and Cellular biology meeting in TMU
• [学会発表] オーキシンデグロンシステムを用いたトポイソメラーゼ１の細胞内機能の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 梅村小雪、廣田耕志
  • 学会等名: バイオコンフェレンス
• [学会発表] metabolic stress-induced lncRNA(mlonRNA)転写はクロマチン再編成を誘導し、転写と減数分裂期組換えを活性化させる (2017)
  • 著者名/発表者名: 千松賢史、廣田耕志
  • 学会等名: バイオコンフェレンス
• [学会発表] The establishment of highly sensitive and quantitative analysis assay to detect chromosome loss using HSV-TK (2017)
  • 著者名/発表者名: 鈴木雄也、廣田耕志
  • 学会等名: バイオコンフェレンス
• [学会発表] 非コードRNAの転写開始によって誘導されるクロマチン再編成の転写や組換えにおける役割 (2017)
  • 著者名/発表者名: 廣田耕志
  • 学会等名: 遺伝研研究会
  • 招待講演
• [学会発表] 局所的ゲノム高次構造を介した転写因子の標的配列結合タイミング制御機構の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 浅田隆大、廣田耕志
  • 学会等名: クロマチン動構造ワークショップ
• [学会発表] 長鎖 non-coding RNA 転写による クロマチン構造制御メカニズムの解明 (2017)
  • 著者名/発表者名: 千松賢史、廣田耕志
  • 学会等名: クロマチン動構造ワークショップ
• [学会発表] A method to evaluate the frequency of aneuploidy (2017)
  • 著者名/発表者名: 阿部拓也、廣田耕志
  • 学会等名: SMC proteins
  • 国際学会
• [学会発表] In vivo evidence for translesion DNA synthesis by replicative DNA polymeraseδ (2017)
  • 著者名/発表者名: 廣田耕志
  • 学会等名: US-JP DNA repair work meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Transcriptional activation via “catch-and-release” translocation of transcription factor Rst2 between activation sites is mediated by local higher-order genome structure (2017)
  • 著者名/発表者名: 浅田隆大、廣田耕志
  • 学会等名: The 9th International Fission Yeast Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 分裂酵母fbp1遺伝子の転写活性化におけるGcn5HAT とクロマチンリモデリング因子Snf22およびHrp3の機能解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 足立朗、廣田耕志
  • 学会等名: The 39th Annual Meeting of the Molecular Biology Society of Japan
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2016-11-30
  • 国際学会
• [学会発表] 局所的ゲノム高次機能を利用した転写因子の標的結合制御機構 (2016)
  • 著者名/発表者名: 浅田隆大、廣田耕志
  • 学会等名: The 39th Annual Meeting of the Molecular Biology Society of Japan
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2016-11-30
  • 国際学会
• [学会発表] 分裂酵母fbp1遺伝子座における転写抑制時のクロマチン再構築機構の解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 梅田未来、廣田耕志
  • 学会等名: The 39th Annual Meeting of the Molecular Biology Society of Japan
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2016-11-30
  • 国際学会
• [学会発表] IncRNAによるストレス種特異的な遺伝子発現の制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岡崎賢吾、竹俣直道、小田有沙、山田貴富、Josephine Galipon、三好知一郎、鈴木穣、菅野純夫、Charles S.Hoffman、廣田耕志、 太田邦史
  • 学会等名: The 39th Annual Meeting of the Molecular Biology Society of Japan
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2016-11-30
  • 国際学会
• [学会発表] Ctf18-RFCのPCNA装着は非DNA合成モードのPolεによって促進される (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤澤遼、大橋英治、廣田耕志、釣本敏樹
  • 学会等名: The 39th Annual Meeting of the Molecular Biology Society of Japan
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2016-11-30
  • 国際学会
• [学会発表] DT40変異株の損傷トレランスにおけるSPARTANの機能解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鍜治田絹美、中里亜利咲、廣田耕志
  • 学会等名: バイオコンファレンス2016
  • 発表場所: 首都大学東京（東京都・八王子市）
  • 年月日: 2016-11-18
• [学会発表] 損傷部位でのpolδの損傷乗り越え機構におけるストランド特異性の解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 中里亜利咲、鍜治田絹美、廣田耕志
  • 学会等名: バイオコンファレンス2016
  • 発表場所: 首都大学東京（東京都・八王子市）
  • 年月日: 2016-11-18
• [学会発表] 酵母型ターゲット組換え機構の探索 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小山慎司、廣田耕志
  • 学会等名: バイオコンファレンス2016
  • 発表場所: 首都大学東京（東京都・八王子市）
  • 年月日: 2016-11-18
• [学会発表] 長鎖non-coding RNA転写によるクロマチン構造制御メカニズムの解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 千松賢史、浅田隆大、廣田耕志
  • 学会等名: バイオコンファレンス2016
  • 発表場所: 首都大学東京（東京都・八王子市）
  • 年月日: 2016-11-18
• [学会発表] In vivo evidence for translesion synthesis by the replicative DNA polymerase δ (2016)
  • 著者名/発表者名: Kouji Hirota, Masataka Tsuda, Julian E.Sale, Shunichi Takeda
  • 学会等名: 10th 3R International Symposium
  • 発表場所: ホテル一畑（島根県・松江市）
  • 年月日: 2016-11-13
  • 国際学会
• [学会発表] Ctf18-RFC bound to Polεloads PCNA efficiently (2016)
  • 著者名/発表者名: Ryo Fujisawa, Eiji Ohashi, Kouji Hirota, Toshiki Tsurimoto
  • 学会等名: 10th 3R International Symposium
  • 発表場所: ホテル一畑（島根県・松江市）
  • 年月日: 2016-11-13
  • 国際学会
• [学会発表] Determination of genotoxic potential by comparison of structurally related azo dyes using DNA repair-deficient DT40 mutant panels (2016)
  • 著者名/発表者名: Masato Ooka, Koji Kobayashi, Takuya Abe, Kazuhiko Akiyama, Masahiko Hada, Shunichi Takeda, Kouji Hirota
  • 学会等名: 10th 3R International Symposium
  • 発表場所: ホテル一畑（島根県・松江市）
  • 年月日: 2016-11-13
  • 国際学会
• [学会発表] The proofreading exonuclease activity of replicative polymerase ε contributes to cellular tolerance of cytarabine(Ara-C) (2016)
  • 著者名/発表者名: Masataka Tsuda, Shunishi Takeda, Kouji Hirota
  • 学会等名: 10th 3R International Symposium
  • 発表場所: ホテル一畑（島根県・松江市）
  • 年月日: 2016-11-13
  • 国際学会
• [学会発表] Elucidation of the chromatin reconstitution mechanism during transcriptional repression of Schizosaccharomyces pombe fdp1 (2016)
  • 著者名/発表者名: Miki Umeda, Kouji Hirota
  • 学会等名: 10th 3R International Symposium
  • 発表場所: ホテル一畑（島根県・松江市）
  • 年月日: 2016-11-13
  • 国際学会
• [学会発表] Chromatin determinants of the inner-centromera rely on replication factors with functions that impart cohesion (2016)
  • 著者名/発表者名: Takuya Abe, Dana Branzei, Ryotaro Kawasumi
  • 学会等名: 10th 3R International Symposium
  • 発表場所: ホテル一畑（島根県・松江市）
  • 年月日: 2016-11-13
  • 国際学会
• [学会発表] The synthetic lethality between cohesinopathy mutations in DT40 cells (2016)
  • 著者名/発表者名: 阿部拓也
  • 学会等名: 遺伝研研究会
  • 発表場所: 国立遺伝学研究所（静岡県・三島市）
  • 年月日: 2016-10-25
• [学会発表] PAR結合タンパク質XRCC1とALC1のPARP経路での働きについて (2016)
  • 著者名/発表者名: 廣田耕志、津田雅貴、大岡正人、安井明、荻朋男、原田浩、中村純、Yves Pommier, 武田俊一
  • 学会等名: 遺伝研研究会
  • 発表場所: 国立遺伝学研究所（静岡県・三島市）
  • 年月日: 2016-10-25
• [学会発表] In vivo Evidence for translesion synthesis by the replicative DNA polymerase delta (Oral presentation) (2016)
  • 著者名/発表者名: Kouji Hirota, Masataka Tsuda, Julian Sale, Shunichi Takeda
  • 学会等名: 4th Meeting on DNA polymerases October 4th-8th Biarrits France
  • 発表場所: パリ（フランス）
  • 年月日: 2016-10-04
  • 国際学会
• [学会発表] The Proofreading Exonuclease Acctivity of Replicative polymerase e Significantly Contributes to Elimination of Cytarabine (Ara-C) (Poster presentation) (2016)
  • 著者名/発表者名: Masataka Tsuda, Shunichi Takeda, Kouji Hirota
  • 学会等名: 4th Meeting on DNA polymerases October 4th-8th Biarrits France
  • 発表場所: パリ（フランス）
  • 年月日: 2016-10-04
  • 国際学会
• [学会発表] 分裂酵母fbp1遺伝子座における転写抑制時のクロマチン再構築機構の解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 梅田未来、廣田耕志
  • 学会等名: 酵母遺伝学フォーラム 第49回研究報告会
  • 発表場所: シーサイドホテル舞子ビラあじさいホール（兵庫県・神戸市）
  • 年月日: 2016-09-10