Cdc7および複製フォーク保護因子による複製フォーク安定化維持機構の解析

• 研究課題/領域番号: 17013094
• 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: (財)東京都医学研究機構
• 研究代表者: 正井 久雄 (財)東京都医学研究機構, 東京都臨床医学総合研究所, 副参事研究員 (40229349)
• 研究期間 (年度): 2005
• 研究課題ステータス: 完了 (2005年度)
• 配分額: 5,900千円 (直接経費: 5,900千円); 2005年度: 5,900千円 (直接経費: 5,900千円)
• キーワード: 複製フォーク / Cdc7キナーゼ / 複製チェックポイント / 複製フォーク保護因子 / Claspin / Chk1キナーゼ

研究概要

がん細胞の大きな特徴は遺伝的不安定性の増大である。その原因として、外的内的な要因による複製フォーク停止への応答不全が重要な因子のひとつとして最近注目されている。主に酵母での研究から、何らかの原因で複製フォークの進行が阻害されると、まず複製フォークが異常な構造にならないように、安定化されることが明らかとなってきた。この安定化に、Claspin/Mrc1,Tim1/Swi1/Tof1,Tipin/Swi3/Csm3といった保存された因子(複製フォーク保護因子)が関与する。
私たちは、DNA複製開始を制御するヒトCdc7-ASKキナーゼ複合体を発見し、その機能解析を行ってきた。Cdc7キナーゼを動物細胞で不活性化すると細胞はDNA複製を停止し、主にS期内で増殖停止する。この時、核内のPCNA fociが著しく増加するとともに、DNA損傷が蓄積する。本年度、私たちは、(1)分裂酵母においてHsk1(Cdc7)はMrc1(Claspin),Swi1(Tim1),Swi3(Tipin)と遺伝的、物理的に相互作用し、複製フォークの安定化と、チェックポイントキナーゼの活性化に必要とされること、(2)ヒトおよびマウス細胞においてCdc7が複製フォーク停止に応答するChk1キナーゼの活性化に必要であること、およびCdc7はClaspinと物理的に相互作用し、これをリン酸化すること、また、(3)動物細胞においてTim1およびTipinは複製フォーク停止によるChk1キナーゼ活性化に必要とされること、などを見い出した。
私たちは、これらの結果からCdc7のS期における主要な機能にひとつは、Claspin/Tim1-Tipinと共同して複製フォーク進行障害時に複製フォークを安定化しゲノムを崩壊から守ることであると考えている。がん細胞においては、種々のチェックポイントが不全になっていることが多く、複製フォーク不安定化の誘導は、修復不能なDNA損傷を誘導し、最終的に細胞死を誘導できる可能性がある。実際、Cdc7および上記複製フォーク保護因子の発現をがん細胞において抑制したところ、細胞死が誘導された。現在、複製フォーク制御因子を標的とした制癌剤開発の可能性についても検討を行っている。

研究成果

• [雑誌論文] Hsk1 kinase is required for induction of meiotic double-stranded DNA breaks without involving checkpoint kinases in fission yeast. (2006)
  • 著者名/発表者名: Ogino, K., Hirota, K., Matsumoto, S., Takeda, T., Ohta, K., Arai, K., Masai, H.
  • 雑誌名: Proc.Natl.Acad.Sci.USA (印刷中)(accepted for publication)
• [雑誌論文] "Replication initiation from a novel origin identified in the Th2 cytokine cluster locus requires a distant conserved non-coding sequence." (*cocommunicating authors) (2006)
  • 著者名/発表者名: Hayashida, T., Oda, M., Ohsawa, K., Yamaguchi A., Giacca, M., Locksley, R.M., Masai H., Miyatake, S.
  • 雑誌名: J.Immunol. (印刷中)
• [雑誌論文] Rad3-Cds1 mediates coupling of initiation of meiotic recombination with DNA replication : Mei4-dependent transcription as a potential target of meiotic checkpoint. (2006)
  • 著者名/発表者名: Ogino, K., Masai, H.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 281 ページ: 1338-1344
• [雑誌論文] Stabilization of a stalled replication fork by concerted actions of two helicases. (2006)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, T., Masai, H.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 281 ページ: 3484-3493
• [雑誌論文] Crystallization and preliminary crystallographic analysis of the N-terminal domain of PriA from Escherichia-coli. (2006)
  • 著者名/発表者名: Sasaki, K., Ose, T., Tanaka, T., Mizukoshi, T., Ishigaki, T., Maenaka, K., Masai, H., Kohda, D.
  • 雑誌名: Biochim.Biophys.Acta. 1764 ページ: 157-160
• [雑誌論文] Nuclear import of Epstein-Barr Virus Nuclear Antigen 1 mediated by NPI-1 (Importin ・5) is up- and down-regulated by phosphorylation of the nuclear localization signal for which Lys379 and Arg380 are essential. (2006)
  • 著者名/発表者名: Kitamura, R., Sekimoto, T., Ito, S., Harada, S., Yamagata, H., Masai, H., Yoneda, H., Yanagi, K.
  • 雑誌名: J.Virol. 80 ページ: 1979-1991
• [雑誌論文] Cell cycle and developmental regulations of replication factors in mouse embryonic stem cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Fujii-Yamamoto, H., Kim, J-M., Arai, K., Masai, H.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 280 ページ: 12976-12987
• [雑誌論文] A second human Dbf4/ASK-related protein, Drf1/ASKL1 is required for efficient completion of S and M phases. (2005)
  • 著者名/発表者名: Yoshizawa, N., Ishii, A., Taniyama, C., Matsui, E., Arai, K., Masai, H.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 280 ページ: 13062-13070
• [雑誌論文] Functional analyses of mouse ASK, an activator subunit for Cdc7 kinase, using conditional ASK knockout ES cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Yamashita, N., Kim, J-M., Koiwai, O., Arai, K., Masai, H.
  • 雑誌名: Genes to Cells 50 ページ: 551-563
• [雑誌論文] DNA binding and helicase actions of mouse Mcm4/6/7 helicase. (2005)
  • 著者名/発表者名: You, Z., Masai, H.
  • 雑誌名: Nucl.Acids Res. 33 ページ: 3033-3047
• [雑誌論文] Novel human origins of DNA replication selected from a library of nascent DNA. (2005)
  • 著者名/発表者名: Todorovic, V., Giadrossi, S., Pelizon, C., Masai, H., Giacca, M.
  • 雑誌名: Mol.Cell 19 ページ: 567-575
• [雑誌論文] Hsk1-Dfp1/Him1, the Cdc7-Dbf4 Kinase in Schiaosaccharomyces pombe, associates with Swi1, a component of the replication fork protection complex. (2005)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto, S., Ogino, K., Noguchi, E., Russell, P., Masai, H.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 280 ページ: 42536-42542
• [雑誌論文] Control of DNA replication : regulation and activation of eukaryotic replicative helicase, MCM. (2005)
  • 著者名/発表者名: Masai, H., You, Z., Arai, K.
  • 雑誌名: IUBMB Life 57 ページ: 323-335