DNA二本鎖切断修復機構に関与する機能未知の小頭症新規責任因子の分子機能解析

• 研究課題/領域番号: 17H01877
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 放射線・化学物質影響科学
• 研究機関: 名古屋大学 (2018-2019); 長崎大学 (2017)
• 研究代表者: 中沢 由華 名古屋大学, 環境医学研究所, 助教 (00533902)
• 研究分担者: 岡 泰由 名古屋大学, 環境医学研究所, 講師 (60762383) ; 荻 朋男 名古屋大学, 環境医学研究所, 教授 (80508317)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円); 2019年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2018年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円); 2017年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
• キーワード: DNA修復 / 小頭症 / コケイン症候群 / RNAポリメラーゼ / 修復

研究成果の概要

我々は、DNA修復機構の障害により発症する遺伝性疾患のうち、共通する病態の1つである小頭症に着目して既存症例の解析を行った結果、いくつかの疾患原因遺伝子変異の同定に至った。疾患モデルマウスを作製して解析を行っても、期待された表現型を示さないことが多いため、DNA損傷負荷をかけるために2重変異マウスを作製して解析を進めた。この結果、小頭症や神経変性を発症するメカニズムとして、DNA損傷により転写が阻害される事が原因であるとの新たな知見を得た。RNAポリメラーゼはDNA損傷箇所で停止するとユビキチン化修飾を受けるが、これが障害されることで、コケイン症候群やその関連疾患を発症すると考えられた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

DNA 損傷応答・DNA 修復機構の先天的な異常により、ゲノムが不安定化することで発症する様々な遺伝性疾患が知られている。これらの疾患では小頭症を示す症例が多く、鑑別診断が重要である。今回、収集した症例のゲノム解析などから、いくつかのDNA修復機構に新規の疾患原因変異を同定した。モデルマウスの解析から、コケイン症候群などで観察される小頭症と神経変性を説明可能な転写と共役したDNA修復機構の分子メカニズムの詳細が明らかにされた。

研究成果

• [国際共同研究] LUMC(オランダ)
• [雑誌論文] Ubiquitination of DNA Damage-Stalled RNAPII Promotes Transcription-Coupled Repair (2020)
  • 著者名/発表者名: Nakazawa Y, Hara Y, Oka Y, Komine O, van den Heuvel D, Guo C, Daigaku Y, Isono M, He Y, Shimada M, Kato K, Jia N, Hashimoto S, Kotani Y, Miyoshi Y, Tanaka M, Sobue A, Mitsutake N, Suganami T, Masuda A, Ohno K, Nakada S, Mashimo T, Yamanaka K, Luijsterburg MS, Ogi T
  • 雑誌名: Cell 巻: 19 号: 6 ページ: 1228-1244
  • DOI: 10.1016/j.cell.2020.02.010
  • NAID: 120006871293
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Biallelic VPS35L pathogenic variants cause 3C/Ritscher-Schinzel-like syndrome through dysfunction of retriever complex. (2020)
  • 著者名/発表者名: Kato K, Okuno Y, Vasilev FF, Otomo T, Oishi H, Muramatsu H, Kawano Y, Oka Y, Nakazawa Y, Ogi T, Takahashi Y, Saitoh S.
  • 雑誌名: Journal of Medical genetics 巻: 57 号: 4 ページ: 245-253
  • DOI: 10.1136/jmedgenet-2019-106213
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Hailey-Hailey disease with oesophageal involvement due to a previously unreported ATP2C1 mutation. (2019)
  • 著者名/発表者名: Kono M, Kodera M, Inasaka Y, Hasegawa I, Muro Y, Nakazawa Y, Ogi T, Akiyama M.
  • 雑誌名: European Journal of Dermatology 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] The JAK/STAT3 and NF-kappa B signaling pathways regulate cancer stem cell properties in anaplastic thyroid cancer cells (2019)
  • 著者名/発表者名: K. Shiraiwa, M. Mitsutake, Y. Nakazawa, T. Ogi, K. Suzuki, V. Saenko, K. Umezawa, S. Yamashita, K. Tsukamoto
  • 雑誌名: Thyroid 巻: in press 号: 5 ページ: 674-682
  • DOI: 10.1089/thy.2018.0212
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A Japanese Case of Galli-Galli Disease due to a Previously Unreported POGLUT1 Mutation (2019)
  • 著者名/発表者名: Kono M、Sawada M、Nakazawa Y、Ogi T、Muro Y、Akiyama M
  • 雑誌名: Acta Dermato Venereologica 巻: 99 号: 4 ページ: 458-459
  • DOI: 10.2340/00015555-3119
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Functional and clinical relevance of novel mutations in a large cohort of patients with Cockayne syndrome. (2018)
  • 著者名/発表者名: Calmels N, Botta E, Jia N, Fawcett H, Nardo T, Nakazawa Y, Lanzafame M, Moriwaki S, Sugita K, Kubota M, Obringer C, Spitz MA, Stefanini M, Laugel V, Orioli D, Ogi T, Lehmann A.
  • 雑誌名: Journal of Medical Genetics 巻: 55 号: 5 ページ: 329-343
  • DOI: 10.1136/jmedgenet-2017-104877
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Cerebellar ataxia-dominant phenotype in patients with ERCC4 mutations (2018)
  • 著者名/発表者名: Doi H、Koyano S、Miyatake S、Nakajima S、Nakazawa Y、Kunii M、Tomita-Katsumoto A、Oda K、Yamaguchi Y、Fukai R、Ikeda S、Kato R、Ogata K、Kubota S、Hayashi N、Takahashi K、Tada M、Tanaka K、Nakashima M、Tsurusaki Y et al.
  • 雑誌名: Journal of Human Genetics 巻: 63 号: 4 ページ: 417-423
  • DOI: 10.1038/s10038-017-0408-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Novel function of HATs and HDACs in homologous recombination through acetylation of human RAD52 at double-strand break sites (2018)
  • 著者名/発表者名: Yasuda Takeshi、Kagawa Wataru、Tajima Katsushi
  • 雑誌名: PLOS Genetics 巻: 14 号: 3 ページ: 1007277-1007277
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1007277
  • NAID: 120006459820
  • 査読あり / オープンアクセス / 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] Common TFIIH recruitment mechanism in global genome and transcription-coupled repair subpathways. (2017)
  • 著者名/発表者名: Okuda M, Nakazawa Y, Guo C, Ogi T, Nishimura Y.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: 45 号: 22 ページ: 13043-13055
  • DOI: 10.1093/nar/gkx970
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Transplantation of bioengineered rat lungs recellularized with endothelial and adipose-derived stromal cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Doi Ryoichiro, Tsuchiya Tomoshi, Mitsutake Norisato, Nishimura Satoshi, Matsuu-Matsuyama Mutsumi, Nakazawa Yuka, Ogi Tomoo, Akita Sadanori, Yukawa Hiroshi, Baba Yoshinobu, Yamasaki Naoya, Matsumoto Keitaro, Miyazaki Takuro, Kamohara Ryotaro, Hatachi Go, Sengyoku Hideyori et al.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 1-15
  • DOI: 10.1038/s41598-017-09115-2
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] PCNA ubiquitylation ensures timely completion of unperturbed DNA replication in fission yeast. (2017)
  • 著者名/発表者名: Daigaku Y, Etheridge TJ, Nakazawa Y, Nakayama M, Watson AT, Miyabe I, Ogi T, Osborne MA, Carr AM.
  • 雑誌名: PLoS Genetics 巻: 13 号: 5 ページ: e1006789-e1006789
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1006789
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] An XPA gene splicing mutation resulting in trace protein expression in an elderly xeroderma pigmentosum group A patient without neurological abnormalities. (2017)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Y, Endo Y, Kusaka A, Nakamaura S, Nakazawa Y, Ogi T, Uryu M, Tsuji M, Furue M, Moriwaki S.
  • 雑誌名: British Journal of Dermatology 巻: 印刷中 号: 1 ページ: 253-257
  • DOI: 10.1111/bjd.15051
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 転写共役ヌクレオチド除去修復機構に重要なRNAポリメラーゼユビキチン化部位の同定. (2019)
  • 著者名/発表者名: 中沢由華, 原雄一郎, 岡泰由, 小峯起, Diana van den Heuvel, 郭朝万, 大学保一, 磯野真由, 何予希, 嶋田繭子, 加藤香奈, 賈楠, 橋下悟, 小谷祐子, 三好由夏, 田中都, 祖父江顕, 光武範吏, 菅波孝祥, 増田章男, 大野欽司, 中田慎一郎, 真下知士, 山中宏二, Martijn S. Luijsterburg, 荻朋男.
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
• [学会発表] ChIP-seqを利用したDNA損傷およびヌクレオチド除去修復のモニタリング. (2019)
  • 著者名/発表者名: 原雄一郎, 中沢由華, 岡泰由, 小峯起, Diana van den Heuvel, 郭朝万, 大学保一, 磯野真由, 何予希, 嶋田繭子, 加藤香奈, 賈楠, 橋下悟, 小谷祐子, 三好由夏, 田中都, 祖父江顕, 光武範吏, 菅波孝祥, 増田章男, 大野欽司, 中田慎一郎, 真下知士, 山中宏二, Martijn S. Luijsterburg, 荻朋男.
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
• [学会発表] VPS35Lの両アレルにおける機能喪失型バリアントは 3C/Ritscher-Schinzel 症候群に類似の先天異常症候群の原因となる. (2019)
  • 著者名/発表者名: 加藤耕治, 岡泰由, 村松秀城, Vasilev F, 大友孝信, 大石久史, 河野好彦, 中沢由華, 荻朋男, 高橋義行, 齋藤伸治.
  • 学会等名: 日本人類遺伝学会第64回大会
• [学会発表] 希少未診断疾患におけるゲノム解析およびデータ評価パイプラインの構築. (2019)
  • 著者名/発表者名: 中沢由華, 原雄一郎, 遠山美穂, 岡泰由, 荻朋男.
  • 学会等名: 第4回名大医薬系3部局交流シンポジウム
• [学会発表] Biallelic VPS35L pathogenic variants cause 3C/Ritscher-Schinzel-like syndrome through dysfunction of retriever complex. (2019)
  • 著者名/発表者名: Kato K, Oka Y, Muramatsu H, Vasilev F, Otomo T, Oishi H, Kawano Y, Nakazawa Y, Ogi T, Takahashi Y, Saitoh S.
  • 学会等名: ASHG 2019 Annual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Alterations in RNA polymerase IIo ubiquitination cause Cockayne syndrome-like premature aging phenotype in mice due to TC-NER defect. (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakazawa Y.
  • 学会等名: International Symposium on XP and other Nucleotide Excision Repair Disorders
  • 国際学会
• [学会発表] ゲノム不安定性を示す遺伝性疾患の分子病態. (2018)
  • 著者名/発表者名: 中沢由華.
  • 学会等名: 第3回名大医薬系3部局交流シンポジウム～岐阜薬科大学・岐阜大学G-CHAIN・ラクオリア創薬合同シンポジウム～
• [学会発表] RNAポリメラーゼのユビキチン化修飾による転写共役ヌクレオチド除去修復の反応制御とコケイン症候群の病態. (2018)
  • 著者名/発表者名: 郭朝万, 賈楠, 岡泰由, 中沢由華, 荻 朋男.
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] ゲノム不安定性を示す遺伝性疾患群の疾患責任遺伝子変異の探索. (2017)
  • 著者名/発表者名: 中沢由華、千住千佳子、岡泰由、嶋田繭子、宮崎仁美、郭朝万、賈楠、荻朋男.
  • 学会等名: 第40回日本分子生物学会年会
• [学会発表] マルチオミクス解析による希少遺伝性疾患発症責任因子の同定. (2017)
  • 著者名/発表者名: 岡泰由、中沢由華、荻朋男.
  • 学会等名: 第40回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Molecular pathogenesis underlying Cockayne syndrome and UV-sensitive syndrome. (2017)
  • 著者名/発表者名: Jia N, Guo C, Oka Y, Nakazawa Y, Shimada M, Miyazaki H, Ogi T.
  • 学会等名: 第40回日本分子生物学会年会
• [学会発表] A Novel Gene Mutation Of Japanese Xeroderma Pigmentosum Complementation Group F Patients. (2017)
  • 著者名/発表者名: Senju C, Nakazawa Y, Ogi T.
  • 学会等名: 第40回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Very mild CS type-IV cases with mutations in the CSB gene. (2017)
  • 著者名/発表者名: Jia N, Guo C, Oka Y, Nakazawa Y, Shimada M, Miyazaki H, Ogi T.
  • 学会等名: 第24回DNA複製・組換え・修復ワークショップ
• [学会発表] Identification of pathogenic mutations in patients with rare diseases using multi-omics analysis. (2017)
  • 著者名/発表者名: Oka Y, Nakazawa Y, Ogi T.
  • 学会等名: 日本プロテオーム学会2017年大会
• [学会発表] DNA修復機構欠損性疾患の病態解明研究. (2017)
  • 著者名/発表者名: 中沢由華、賈楠、嶋田繭子、宮崎仁美、千住千佳子、郭朝万、岡泰由、荻朋男.
  • 学会等名: 第２回放射線災害・医科学研究拠点カンファランス
• [備考] 名古屋大学環境医学研究所HP
  • URL: http://www.riem.nagoya-u.ac.jp/index.html
• [備考] 名古屋大学環境医学研究所 発生遺伝分野HP
  • URL: http://www.riem.nagoya-u.ac.jp/4/genetics/index.html
• [備考] 長崎大学原爆後障害医療研究所HP
  • URL: http://www-sdc.med.nagasaki-u.ac.jp/index-sjis.html