生細胞イメージングによる動物細胞DNA修復過程解析

• 研究課題/領域番号: 17570160
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 細胞生物学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 園田 英一朗 京都大学, 医学研究科, 助教授 (50281093)
• 研究分担者: 田野 恵三 京都大学, 原子炉実験所, 助教授 (00183468)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 3,500千円 (直接経費: 3,500千円); 2006年度: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円); 2005年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
• キーワード: DT40 / DNA修復 / Rad51 / 緑色蛍光蛋白 / H2AX / ポリメラーゼQ / UBC13 / translesion synthesis

研究概要

DNA修復に関わる新規因子として、ポリメラーゼQ、UBC13、H2AXなどをターゲットとしてニワトリ細胞DT40、ヒトHeLa細胞などを用いて解析を行った。解析法としては、DNA損傷に対する感受性試験、緑色蛍光タンパク質(GFP)標識法や免疫蛍光染色法による細胞内のタンパク質の挙動、生化学解析法などを使用した
その結果、1)ポリメラーゼQは、レーザーによる損傷後直ちに損傷部位に集積し、5分後には消失することが判明した。さらに、ポリメラーゼQ欠損株による感受性試験と生化学解析の結果、ポリメラーゼQは塩基除去修復に関わる新規のタンパク質であることがわかつた。
2)UBC13はユビキチン化に関与する機能不明なタンパク質であった。今回UBC13欠損株およびUBC13ノックダウン株を作製して、UBC13が2重鎖切断修復に必須の酵素であることを発見した。UBC13欠損株は様々なDNA損傷剤に高い感受性を示した。UBC13欠損株は組換えタンパク質Rad51の集積が消失していた。また、DNA損傷に関わる重要なタンパク質であるH2AXのユビキチン化が消失していた。レーザーを用いたDNA損傷実験より、UBC13がない状況下では、切断DNA末端を処理して修復に導く様々なタンパク質が切断端に集積しないことがわかった。
3)ピストンH2AXタンパク質のリン酸かは放射線照射後、直ちに誘導されるが、このリン酸化が組換え修復に重要な働きをしていることを見いだした。これらの3つの成果は、論文にまとめ発表した。

研究成果

• [雑誌論文] Interplay between DNA polymerases beta and lambda in repair of oxidation DNA damage in chicken DT40 cells (2007)
  • 著者名/発表者名: Tano, K., Nakamura, J., Asagoshi, K., Arakawa, H., Sonoda, E., Braithwaite, E.K., Prasad, R., Buerstedde, J.M., Takeda, S., Watanabe, M., Wilson, S.H.
  • 雑誌名: DNA Repair (Amst) (In press)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Collaborative roles of gammaH2AX and the Rad51 paralog Xrcc3 in homologous recombinational repair. (2007)
  • 著者名/発表者名: Sonoda, E., Zhao, G.Y., Kohzaki, M., Dhar, P.K., Kikuchi, K., Redon, C., Pilch, D.R., Bonner, W.M., Nakano, A., Watanabe, M., Nakayama, T., et al.
  • 雑誌名: DNA Repair (Amst) 6 ページ: 280-292
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Cooperative Roles of Vertebrate Fbh1 and BIm DNA Helicases in Avoidance of Crossovers during Recombination Initiated by Replication Fork Collapse. (2007)
  • 著者名/発表者名: Kohzaki, M., Hatanaka, A., Sonoda, E., Yamazoe, M., Kikuchi, K., Trung, N.V., Szuts, D., Sale, J.E., Shinagawa, H., Watanabe, M., Takeda, S.
  • 雑誌名: Mol Cell Biol 27 ページ: 2812-2820
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] A Critical Role for the Ubiquitin-Conjugating Enzyme Ubc13 in Initiating Homologous Recombination. (2007)
  • 著者名/発表者名: Zhao, G.Y., Sonoda, E., Barber, L.J., Oka, H., Murakawa, Y., Yamada, K., Ikura, T., Wang, X., Kobayashi, M., Yamamoto et al.
  • 雑誌名: Mol Cell 25 ページ: 663-675
  • NAID: 130007000910
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Critical Role for the Ubiquitin-Conjugating Enzyme Ubc13 in Initiating Homologous Recombination. (2007)
  • 著者名/発表者名: Zhao, G.Y., Sonoda, E., Barber, L J., Oka, H., Murakawa, Y., Yamada, K., Ikura, T., Wang, X., Kobayashi, M., Yamamoto, K., Boulton, S.J., Takeda, S.A
  • 雑誌名: Mol Cell 25 ページ: 663-675
  • NAID: 130007000910
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Interplay between DNA polymerases beta and lambda in repair of oxidation DNA damage in chicken DT40 cells. (2007)
  • 著者名/発表者名: Tano, K., Nakamura, J., Asagoshi, K., Arakawa, H., Sonoda, E., Braithwaite, E.K., Prasad, R., Buerstedde, J.M., Takeda, S., Watanabe, M., Wilson, S.H.
  • 雑誌名: DNA Repair (Amst)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Cooperative Roles of Vertebrate Fbh1 and Blm DNA Helicases in Avoidance of Crossovers during Recombination Initiated by Replication Fork Collapse (2007)
  • 著者名/発表者名: Kohzaki, M., Hatanaka, A., Sonoda, E., Yamazoe, M., Kikuchi, K., Vu Trung, N., Szuts, D., Sale, J.E., Shinagawa, H., Watanabe, M., Takeda, S.
  • 雑誌名: Mol Cell Biol 27 ページ: 2812-2820
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] naturally occurring genetic variant of human XRCC2 (R188H) confers increased resistance to cisplatin-induced DNA damage (2007)
  • 著者名/発表者名: Danoy, P., Sonoda, E., Lathrop, M., Takeda, S., Matsuda, F.A
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 352 ページ: 763-768
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Cooperative Roles of Vertebrate Fbh1 and Blm DNA Helicases in Avoidance of Crossovers during Recombination Initiated by Replication Fork Collapse. (2007)
  • 著者名/発表者名: Kohzaki, M., Hatanaka, A., Sonoda, E., Yamazoe, M., Kikuchi, K., Trung, N.V., Szuts, D., Sale, J.E., Shinagawa, H., Watanabe, M., Takeda, S.
  • 雑誌名: Mol Cell Biol 27 ページ: 2812-2820
• [雑誌論文] REV1 Protein Interacts with PCNA : Significance of the REV1 BRCT Domain In Vitro and In Vivo. (2006)
  • 著者名/発表者名: Guo, C., Sonoda, E., Tang, T.S., Parker, J.L., Bielen, A.B., Takeda, S., Ulrich, H.D., Friedberg, E.C.
  • 雑誌名: Mol Cell 23 ページ: 265-271
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Ubiquitin-Binding Motifs in REV1 Protein Are Required For Its Role in the Tolerance of DNA Damage. (2006)
  • 著者名/発表者名: Guo, C., Tang, T.S., Bienko, M., Parker, J.L., Bielen, A.B., Sonoda, E., Takeda, S., Ulrich, H.D., Dikic, I., Friedberg, E.C.
  • 雑誌名: Mol Cell Biol 26 ページ: 8892-8900
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Parp-1 protects homologous recombination from interference by Ku and Ligase IV in vertebrate cells. (2006)
  • 著者名/発表者名: Hochegger, H., Dejsuphong, D., Fukushima, T., Morrison, C., Sonoda, E., Schreiber, V., Zhao, G.Y., Saberi, A., Masutani, M., Adachi, N., Koyama, H., de Murcia, G., Takeda, S.
  • 雑誌名: Embo J 25 ページ: 1305-1314
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Differential usage of non-homologous end-joining and homologous recombination in double strand break repair. (2006)
  • 著者名/発表者名: Sonoda, E., Hochegger, H., Saberi, A., Taniguchi, Y., Takeda, S.
  • 雑誌名: DNA Repair (Amst) 5 ページ: 1021-1029
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] REV3 and REV1 play major roles in recombination-independent repair of DNA interstrand cross-links mediated by monoubiquitinated proliferating cell nuclear antigen (PCNA). (2006)
  • 著者名/発表者名: Shen, X., Jun, S., O'Neal, L.E., Sonoda, E., Bemark, M., Sale, J.E., Li, L.
  • 雑誌名: J Biol Chem 281 ページ: 13869-13872
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Involvement of vertebrate Polkappa in translesion DNA synthesis across DNA monoalkylation damage. (2006)
  • 著者名/発表者名: Takenaka, K., Ogi, T., Okada, T., Sonoda, E., Guo, C., Friedberg, E.C., Takeda, S.
  • 雑誌名: J Biol Chem 281 ページ: 2000-2004
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Critical roles for polymerase zeta in cellular tolerance to nitric oxide-induced DNA damage. (2006)
  • 著者名/発表者名: Wu, X., Takenaka, K., Sonoda, E., Hochegger, H., Kawanishi, S., Kawamoto, T., Takeda, S., Yamazoe, M.
  • 雑誌名: Cancer Res 66 ページ: 748-754
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Vertebrate POLQ and POLbeta Cooperate in Base Excision Repair of Oxidative DNA Damage. (2006)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura, M., Kohzaki, M., Nakamura, J., Asagoshi, K., Sonoda, E., Hou, E., Prasad, R., Wilson, S.H., Tano, K., Yasui, A., Lan, L., Seki, M., Wood, R.D., Arakawa, H., Buerstedde, J.M., Hochegger, et al.
  • 雑誌名: Mol Cell 24 ページ: 115-125
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] A novel Rad18 function involved in protection of the vertebrate genome after exposure to camptothecin. (2006)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura, A., Nishino, K., Takezawa, J., Tada, S., Kobayashi, T., Sonoda, E., Kawamoto, T., Takeda, S., Ishii, Y., Yamada, K., Enomoto, T., Seki, M.
  • 雑誌名: DNA Repair (Amst) 5 ページ: 1307-1316
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] A naturally occurring genetic variant of human XRCC2 (R188H) confers increased resistance to cisplatin-induced DNA damage. (2006)
  • 著者名/発表者名: Danoy, P., Sonoda, E., Lathrop, M., Takeda, S., Matsuda, F.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 352 ページ: 763-768
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] novel Rad18 function involved in protection of the vertebrate genome after exposure to camptothecin. (2006)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura, A., Nishino, K., Takezawa, J., Tada, S., Kobayashi, T., Sonoda, E., Kawamoto, T., Takeda, S., Ishii, Y., Yamada, K., Enomoto, T., Seki, M.A
  • 雑誌名: DNA Repair (Amst) 5 ページ: 1307-1316
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Vertebrate POLQ and POLbeta Cooperate in Base Excision Repair of Oxidative DNA Damage (2006)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura, M., Kohzaki, M., Nakamura, J., Asagoshi, K., Sonoda, E., Hou, E., Prasad, R., Wilson, S.H., Tano, K., Yasui, A., Lan, L, Seki, M., Wood, R.D., Arakawa, H., Buerstedde, J.M., Hochegger, H., Okada, T., Hiraoka, M., Takeda, S.
  • 雑誌名: Mol Cell 24 ページ: 115-125
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] L REV3 and REV1 play major roles in recombination-independent repair of DNA interstrand cross-links mediated by monoubiquitinated proliferating cell nuclear antigen (PCNA). (2006)
  • 著者名/発表者名: Shen, X., Jun, S., O'Neal, L.E., Sonoda, E., Bemark, M., Sale, J.E., Li
  • 雑誌名: J Biol Chem 281 ページ: 13869-13872
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Ubiquitin-binding motifs in REV1 protein are required for its role in the tolerance of DNA damage. (2006)
  • 著者名/発表者名: Guo, C., Tang, T.S., Bienko, M., Parker, J.L, Bielen, A.B., Sonoda, E., Takeda, S., Ulrich, H.D., Dikic, I., Friedberg, E.C.
  • 雑誌名: Mol Cell Biol 26 ページ: 8892-8900
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Vertebrate POLQ and POLbeta Cooperate In Base Excision Repair of Oxidative DNA Damage. (2006)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura, M., Kohzaki, M., Nakamura, J., Asagoshi, K., Sonoda, E., Hou, E., Prasad, R., Wilson, S.H., Tano, K., Yasui, A., Lan, L., Seki, M., Wood, R.D., Arakawa, H., Buerstedde, J.M., Hochegger, et al.
  • 雑誌名: Mol Cell 24 ページ: 115-125
• [雑誌論文] A novel Rad18 function involved in protection of the vertebrate genome after exposure to camptothecin. (2006)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura, A., Nishino, K., Takezawa, J., Tada, S., Kobayashi, T., Sonoda, E., Kawamoto, T., Takeda, S., Ishii, Y., Yamada, K., Enomoto, T., Seki.M.
  • 雑誌名: DNA Repair (Amst) 5 ページ: 1307-1316
• [雑誌論文] Critical roles for polymerase zeta in cellular tolerance to nitric oxide-induced DNA damage (2006)
  • 著者名/発表者名: Wu, X., Takenaka, K., Sonoda, E., Hochegger, H., Kawanishi, S., Kawamoto, T., Takeda, S., Yamazoe, M.
  • 雑誌名: Cancer Res 66 ページ: 748-754
• [雑誌論文] Involvement of Vertebrate Pol{kappa} in Translesion DNA Synthesis across DNA Monoalkylation Damage (2006)
  • 著者名/発表者名: Takenaka, K., Ogi, T., Okada, T., Sonoda, E., Guo, C., Friedberg, E.C., Takeda, S.
  • 雑誌名: J Biol Chem 281 ページ: 2000-2004
• [雑誌論文] Parp-1 protects homologous recombination from interference by Ku and Ligase IV in vertebrate cells (2006)
  • 著者名/発表者名: Hochegger, H., Dejsuphong, D., Fukushima, T., Morrison, C., Sonoda, E., Schreiber, V., Zhao, G.Y., Saberi, A., Masutani, M., Adachi, N.
  • 雑誌名: EMBO J (印刷中)
• [雑誌論文] Differential and collaborative actions of Rad51 paralog proteins in cellular response to DNA damage (2005)
  • 著者名/発表者名: Yonetani, Y., Hochegger, H., Sonoda, E., Shinya, S., Yoshikawa, H., Takeda, S., Yamazoe, M.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res 25 ページ: 6103-6111
• [雑誌論文] Multiple roles of vertebrate REV genes in DNA repair and recombination (2005)
  • 著者名/発表者名: Okada, T., Sonoda, E., Yoshimura, M., Kawano, Y., Saya, H., Kohzaki, M., Takeda, S.
  • 雑誌名: Mol Cell Biol 25 ページ: 6103-6111
• [雑誌論文] Multiple repair pathways mediate tolerance to chemotherapeutic cross-linking agents in vertebrate cells (2005)
  • 著者名/発表者名: Nojima, K., Hochegger, et al., Sonoda, E.
  • 雑誌名: Cancer Res 65 ページ: 11704-11711
• [雑誌論文] Fen-1 facilitates homologous recombination by removing divergent sequences at DNA break ends (2005)
  • 著者名/発表者名: Kikuchi, K., Taniguchi, Y., Hatanaka, A., Sonoda, E., Hochegger, H., Adachi, N., Matsuzaki, Y., Koyama, H., van Gent, D.C.
  • 雑誌名: Mol Cell Biol 25 ページ: 6948-6955
• [雑誌論文] Dual roles for DNA polymerase eta in homologous DNA recombination and translesion DNA synthesis (2005)
  • 著者名/発表者名: Kawamoto, T., Araki, K., Sonoda, E., Yamashita, Y.M., Harada, K., Kikuchi, K., Masutani, C., Hanaoka, F., Nozaki, K.
  • 雑誌名: Mol Cell 20 ページ: 793-799
• [雑誌論文] Similar effects of Brca2 truncation and Rad51 paralog deficiency on immunoglobulin V gene diversification in DT40 cells support an early role for Rad51 paralogs in homologous recombination (2005)
  • 著者名/発表者名: Hatanaka, A., Yamazoe, M., Sale, J.E., Takata, M., Yamamoto, K., Kitao, H., Sonoda, E., Kikuchi, K., Yonetani, Y., Takeda, S.
  • 雑誌名: Mol Cell Biol 25 ページ: 1124-1134
• [図書] DT40 handbook (2006)
  • 著者名/発表者名: Eiichiro Sonoda
  • 総ページ数: 477
  • 出版者: Springer
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [図書] DT40 handbook (2006)
  • 著者名/発表者名: Sonoda, E.
  • 出版者: Springer(in press)