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ATP依存性リコンビナーゼによるDNA鎖交換反応の統合的理解

研究課題

研究課題/領域番号 18H03985
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分43:分子レベルから細胞レベルの生物学およびその関連分野
研究機関東京工業大学

研究代表者

岩崎 博史  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (60232659)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
44,200千円 (直接経費: 34,000千円、間接経費: 10,200千円)
2021年度: 10,270千円 (直接経費: 7,900千円、間接経費: 2,370千円)
2020年度: 10,270千円 (直接経費: 7,900千円、間接経費: 2,370千円)
2019年度: 10,270千円 (直接経費: 7,900千円、間接経費: 2,370千円)
2018年度: 13,390千円 (直接経費: 10,300千円、間接経費: 3,090千円)
キーワード相同組換え / 組換え修復 / DNA鎖交換反応 / RecA ファミリー リコンビナーぜ / Rad51 / 分裂酵母 / Dmc1 / ATPase / MRN複合体 / Ctp1 / Rrp1 / Rad52 / ナガニシア酵母 / RecA ファミリーリコンビナーゼ / Swi5-Sfr1複合体 / Swi5-Sfr1 複合体 / Hop2-Mnd1 複合体 / リアルタイムアッセイ / DNA 二重鎖切断 / ReRecA ファミリーリコンビナーゼ
研究成果の概要

相同組換えの中心反応は、RecA ファミリーリコンビナーゼによるDNA鎖交換反応である。本申請研究では、分裂酵母の2つのRecAファミリーリコンビナーゼ(Rad51とDmc1)について、その反応制御機構を詳細に解析した。その結果、1)3ステップDNA鎖交換反応機構における2種類のRad51 DNA結合モチーフの役割、2)2種類の補助因子Swi5-Sfr1とHop2-Mnd1が段階的に互いを補うように作用するDmc1のDNA鎖交換反応促進機構、3)Swi5-Sfr1複合体補助因子がRad55-Rad57補助因子を介してRad51にリクルートされる高次複合体形成機構など、を明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

RecAファミリーリコンビナーゼがどのように相同鎖を認識し、それに続くDNA鎖交換反応が進行するのか、そのメカニズムは長い間、分子生物学の重要な課題となっていた。しかし、今回の研究により、DNA結合モチーフがこれらの過程に直接関与し、どのように反応が進むのかを分子反応論的に具体的に示すことができた。さらに、Rad51とDmc1の二つのリコンビナーゼでは、それぞれ二種類の因子による異なる活性化の分子反応機構が明らかになった。これらの成果は、相同組換えの分子機構研究だけでなく、DNAの複製や修復といった関連分野、さらにはガン発生機序に関連する医学分野にも大きな影響を与える、重要な学術的成果となる。

報告書

(5件)
  • 2022 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (52件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (8件) 雑誌論文 (18件) (うち国際共著 9件、 査読あり 18件、 オープンアクセス 16件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 10件、 招待講演 2件) 備考 (4件) 産業財産権 (2件)

  • [国際共同研究] University of Wrocklaw(ポーランド)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] 国立台湾大学(その他の国・地域(台湾))

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Wrocklaw(ポーランド)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] コペンハーゲン大(デンマーク)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] クリック研究所/サセックス大学/オックスフォード大(英国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] アカデミアシニカ(台湾)/台湾国立大学(中華民国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] パスツール研究所(フランス)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Yeungnam 大学(韓国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] A novel motif of Rad51 serves as an interaction hub for recombination auxiliary factors2021

    • 著者名/発表者名
      Afshar Negar、Argunhan Bilge、Palihati Maierdan、Taniguchi Goki、Tsubouchi Hideo、Iwasaki Hiroshi
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 10

    • DOI

      10.7554/elife.64131

    • NAID

      120007124436

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A conserved Ctp1/CtIP C-terminal peptide stimulates Mre11 endonuclease activity2021

    • 著者名/発表者名
      Zdravkovic Aleksandar、Daley James M.、Dutta Arijit、Niwa Tatsuya、Murayama Yasuto、Kanamaru Shuji、Ito Kentaro、Maki Takahisa、Argunhan Bilge、Takahashi Masayuki、Tsubouchi Hideo、Sung Patrick、Iwasaki Hiroshi
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 118 号: 11 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1073/pnas.2016287118

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Rrp1 translocase and ubiquitin ligase activities restrict the genome destabilising effects of Rad51 in fission yeast2021

    • 著者名/発表者名
      Muraszko Jakub、Kramarz Karol、Argunhan Bilge、Ito Kentaro、Baranowska Gabriela、Kurokawa Yumiko、Murayama Yasuto、Tsubouchi Hideo、Lambert Sarah、Iwasaki Hiroshi、Dziadkowiec Dorota
    • 雑誌名

      Nucleic Acids Research

      巻: 49 号: 12 ページ: 6832-6848

    • DOI

      10.1093/nar/gkab511

    • NAID

      120007124423

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Homology length dictates the requirement for Rad51 and Rad52 in gene targeting in the Basidiomycota yeast Naganishia liquefaciens2021

    • 著者名/発表者名
      Palihati Maierdan、Tsubouchi Hideo、Argunhan Bilge、Kajitani Rei、Bakenova Omirgul、Han Yong-Woon、Murayama Yasuto、Itoh Takehiko、Iwasaki Hiroshi
    • 雑誌名

      Current Genetics

      巻: 67 号: 6 ページ: 919-936

    • DOI

      10.1007/s00294-021-01201-3

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Post-translational modification of factors involved in homologous recombination2021

    • 著者名/発表者名
      Argunhan Bilge、Iwasaki Hiroshi、Tsubouchi Hideo
    • 雑誌名

      DNA Repair

      巻: 104 ページ: 103114-103114

    • DOI

      10.1016/j.dnarep.2021.103114

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Biochemical properties of fission yeast homologous recombination enzymes2021

    • 著者名/発表者名
      Tsubouchi Hideo、Argunhan Bilge、Iwasaki Hiroshi
    • 雑誌名

      Current Opinion in Genetics & Development

      巻: 71 ページ: 19-26

    • DOI

      10.1016/j.gde.2021.06.006

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Two auxiliary factors promote Dmc1-driven DNA strand exchange via stepwise mechanisms2020

    • 著者名/発表者名
      Tsubouchi Hideo、Argunhan Bilge、Ito Kentaro、Takahashi Masayuki、Iwasaki Hiroshi
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 115 号: 22 ページ: 17419-17419

    • DOI

      10.1073/pnas.1917419117

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Real-time tracking reveals catalytic roles for the two DNA binding sites of Rad512020

    • 著者名/発表者名
      Ito Kentaro、Murayama Yasuto、Kurokawa Yumiko、Kanamaru Shuji、Kokabu Yuichi、Maki Takahisa、Mikawa Tsutomu、Argunhan Bilge、Tsubouchi Hideo、Ikeguchi Mitsunori、Takahashi Masayuki、Iwasaki Hiroshi
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 11 号: 1 ページ: 1-17

    • DOI

      10.1038/s41467-020-16750-3

    • NAID

      120007117439

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Draft Genome Sequence of Naganishia liquefaciens Strain N6, Isolated from the Japan Trench2020

    • 著者名/発表者名
      Han Yong-Woon、Kajitani Rei、Morimoto Hiroya、Palihati Maierdan、Kurokawa Yumiko、Ryusui Rie、Argunhan Bilge、Tsubouchi Hideo、Abe Fumiyoshi、Kajiwara Susumu、Iwasaki Hiroshi、Itoh Takehiko
    • 雑誌名

      Microbiology Resource Announcements

      巻: 9 号: 47

    • DOI

      10.1128/mra.00827-20

    • NAID

      120007124437

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Cooperative interactions facilitate stimulation of Rad51 by the Swi5-Sfr1 auxiliary factor complex.2020

    • 著者名/発表者名
      Argunhan B, Sakakura M, Afshar N, Kurihara M, Ito K, Maki T, Kanamaru S, Murayama Y, Tsubouchi H, Takahashi M, Takahashi H, Iwasaki H.
    • 雑誌名

      eLife

      巻: 9

    • DOI

      10.7554/elife.52566

    • NAID

      120007117502

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] DNA replication machinery prevents Rad52-dependent single-strand annealing that leads to gross chromosomal rearrangements at centromeres2020

    • 著者名/発表者名
      Onaka Atsushi T.、Su Jie、Katahira Yasuhiro、Tang Crystal、Zafar Faria、Aoki Keita、Kagawa Wataru、Niki Hironori、Iwasaki Hiroshi、Nakagawa Takuro
    • 雑誌名

      Communications Biology

      巻: 3 号: 1 ページ: 202-202

    • DOI

      10.1038/s42003-020-0934-0

    • NAID

      120007117441

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Two auxiliary factors promote Dmc1-driven DNA strand exchange via stepwise mechanisms2020

    • 著者名/発表者名
      Tsubouchi H, Argunhan B, Ito K, Takahashi M, Iwasaki H
    • 雑誌名

      Proc Natl Acad Sci U S A

      巻: -

    • NAID

      120007117440

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Real-time tracking reveals catalytic roles for the two DNA binding sites of Rad51.2020

    • 著者名/発表者名
      Ito K, Murayama Y, Kurokawa Y, Kanamaru S, Kokabu Y, Maki T, Argunhan B, Tsubouchi H, Ikeguchi M, Takahashi M, Iwasaki H.
    • 雑誌名

      Nat Commun.

      巻: -

    • NAID

      120007117439

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Real-time Observation of the DNA Strand Exchange Reaction Mediated by Rad512019

    • 著者名/発表者名
      Ito Kentaro、Argunhan Bilge、Tsubouchi Hideo、Iwasaki Hiroshi
    • 雑誌名

      Journal of Visualized Experiments

      巻: 144 号: 144

    • DOI

      10.3791/59073

    • NAID

      120007117664

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] RecA requires two molecules of Mg2+ ions for its optimal strand exchange activity in vitro2018

    • 著者名/発表者名
      Kim Raeyeong、Kanamaru Shuji、Mikawa Tsutomu、Prevost Chantal、Ishii Kentaro、Ito Kentaro、Uchiyama Susumu、Oda Masayuki、Iwasaki Hiroshi、Kim Seog K、Takahashi Masayuki
    • 雑誌名

      Nucleic Acids Research

      巻: 46 号: 5 ページ: 2548-2559

    • DOI

      10.1093/nar/gky048

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] New insights into donor directionality of mating-type switching in Schizosaccharomyces pombe2018

    • 著者名/発表者名
      Maki Takahisa, Ogura Naoto, Haber James E, Iwasaki Hiroshi, Thon Genevieve
    • 雑誌名

      PLOS Genetics

      巻: 14 号: 5 ページ: e1007424-e1007424

    • DOI

      10.1371/journal.pgen.1007424

    • NAID

      120007117666

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Swi5-Sfr1 stimulates Rad51 recombinase filament assembly by modulating Rad51 dissociation.2018

    • 著者名/発表者名
      Lu Chih-Hao, Yeh Hsin-Yi, Su Guan-Chin, Ito Kentaro, Kurokawa Yumiko, Iwasaki Hiroshi, Chi Peter, Li Hung-Wen
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 115 号: 43

    • DOI

      10.1073/pnas.1812753115

    • NAID

      120007117665

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Mating-type switching by homology-directed recombinational repair: a matter of choice2018

    • 著者名/発表者名
      Thon Genevive, Maki Takahisa, Haber James E, Iwasaki Hiroshi
    • 雑誌名

      Current Genetics

      巻: 65 号: 2 ページ: 351-362

    • DOI

      10.1007/s00294-018-0900-2

    • NAID

      120007124440

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] BRCA2を持つ担子菌Naganishia liquefaciens(ナガニシア酵母)を用い た相同組換え機構の生化学的理解2021

    • 著者名/発表者名
      坪内英生、Palihati Maierdan、青木陸登、岩﨑博史
    • 学会等名
      酵母遺伝学フォーラム第54回研究報告会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Phosphorylation-regulated Ctp1 C-terminus activation of Mre11-Rad50- Nbs1 complex2021

    • 著者名/発表者名
      Aleksandar Zdravkovic 、伊藤健太郎、丹羽達也 、金丸周司 、 坪内英 生、岩崎博史
    • 学会等名
      日本遺伝学会第93回大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] The genetic requirement in homologous recombination-mediated gene targeting in Basidiomycota yeast2021

    • 著者名/発表者名
      Maierdan Palihati、 Hideo Tsubouchi、 and Hiroshi Iwasaki
    • 学会等名
      日本遺伝学会第93回大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 分裂酵母Rad51 によるヘテロ二重鎖DNA 形成の分子メカニズムの解析2021

    • 著者名/発表者名
      伊藤健太郎、岩崎博史
    • 学会等名
      第26 回 DNA 複製・組換え・修復ワークショップ
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Genetic analysis of homologous recombination-mediated gene targeting in the Basidiomycota yeastNaganishia liquefaciens2021

    • 著者名/発表者名
      Maierdan Palihati, Hideo Tsubouchi, and Hiroshi Iwasaki
    • 学会等名
      第26 回 DNA 複製・組換え・修復ワークショップ
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Molecular Mechanism of Mre11-Rad50-Nbs1 Complex Activation by CtIP/Ctp12021

    • 著者名/発表者名
      Aleksandar Zdravkovic, Hideo Tsubouchi, and Hiroshi Iwasaki
    • 学会等名
      第26 回 DNA 複製・組換え・修復ワークショップ
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] FRET-based real-time analysis provides new insights into Rad51-driven DNA strand exchange reaction.2021

    • 著者名/発表者名
      Iwasaki H
    • 学会等名
      FilaVisu Workshop -Exploring polymorphisms in oligomeric, macromolecular machines using integrative and interactive approaches-.
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] BRCA2を持つ担子菌Naganishia liquefaciens (ナガニシア酵母)を用いた相同組換え機構の解析2020

    • 著者名/発表者名
      坪内英生、Palihati Maierdan、Bakenova Omirgul、青木陸登、今井健人、梶谷 嶺、韓 龍雲、伊藤武彦、岩﨑博史
    • 学会等名
      酵母遺伝学フォーラム第52回研究報告会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 分裂酵母Rad51によるDNA三本鎖中間体からヘテロ二重鎖DNA形成機構の酵素学的解析2020

    • 著者名/発表者名
      伊藤健太郎、岩崎博史
    • 学会等名
      第93回日本生化学大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Activation of Mre11-Rad50-Nbs1 Endonuclease by the Ctp1 C-terminal Peptide Initiates DNA Double-Strand Break Repair via Homologous Recombination2020

    • 著者名/発表者名
      Zdravkovic A, Daley JM, Niwa T, Murayama Y, Kanamaru S, Ito K, Maki T, Takahashi M, Tsubouchi H, Sung P, Iwasaki H.
    • 学会等名
      1st Congress of South Eastern European Biological and Regenerative Medicine Association
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Activation of Mre11 endonuclease by Ctp1 in Schizosaccharomyces pombe2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Iwasaki
    • 学会等名
      EMBO Workshop on Fission Yeast The 10th International Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] BRCA2 homolog of Cryptococcus liquefaciens required for DNA repair2019

    • 著者名/発表者名
      Palihati Maierdan、坪内英生、 梶谷嶺、韓龍雲、伊藤武彦、 岩崎博史
    • 学会等名
      酵母遺伝学フォーラム第52回研究報告会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 分裂酵母Swift2-Swi5はRad51による試験管内DNA鎖交換反応を促進する2019

    • 著者名/発表者名
      真木孝尚、岩崎博史
    • 学会等名
      日本遺伝学会第91回大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Synergistic Activation of Dmc1 by the Sfr1-Swi5 and Meu13-Mcp7 Complexes2018

    • 著者名/発表者名
      Tsubouchi H, Ito K, Argunhan B, Iwasaki H.
    • 学会等名
      The 11th 3R+3C Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] H3K4 methyltransferase Set1C plays a role in donor preference of mating-type switching in Schizosaccharomyces pombe.2018

    • 著者名/発表者名
      Maki T, Ogura N, Habere, JE, Thon G and Iwasaki H
    • 学会等名
      The 11th 3R+3C Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Rad51 Interaction Analysis Reveals a Functional Interplay Among Recombination Auxiliary Factors2018

    • 著者名/発表者名
      Argunhan B, Afshar N, Ito, K, Maki, T, Kurihara M, Sakakura M, Tsubouchi H, Takahashi H, Iwasaki H
    • 学会等名
      The 11th 3R+3C Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The L2 loop of Rad51 plays a critical role in forming an intermediate containing heteroduplex in DNA strand exchange reaction.2018

    • 著者名/発表者名
      Ito K and Iwasaki H
    • 学会等名
      The 11th 3R+3C Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Phosphorylation-dependent Ctp1 binding to Nbs1 in vitro2018

    • 著者名/発表者名
      Aleksandar Zdravkovic, Tsubouchi H, Iwasaki H
    • 学会等名
      The 11th 3R+3C Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Swi5-Sfr1 stimulates Rad51 recombinase filament assembly by modulating Rad51 dissociation.2018

    • 著者名/発表者名
      Lu C-H, Yeh H-Y, Su G-C, Ito K, Kurokawa Y, Iwasaki H, Chi P and Li H-W.
    • 学会等名
      The 11th 3R+3C Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Kinetics of DNA strand exchange mediated by Rad51, a central reaction of homologous recombination2018

    • 著者名/発表者名
      Hroshi Iwasaki
    • 学会等名
      2018 Mini-Symposium on Chromosome Biology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] 相同組換えを活性化するメカニズムを解明

    • URL

      https://www.titech.ac.jp/news/2020/047191

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 相同なDNA配列間でRad51リコンビナーゼによるDNA鎖を交換するしくみを解明

    • URL

      https://www.titech.ac.jp/news/2020/047270

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 「がん遺伝子」として働くのか?組換え酵素Rad52が染色体異常を引き起こすことを発見

    • URL

      https://www.titech.ac.jp/news/2020/047050

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] Helping a Helper

    • URL

      https://www.titech.ac.jp/english/news/2020/046793

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [産業財産権] MRN複合体のエンドヌクレアーゼ活性上昇剤及びその使用2019

    • 発明者名
      岩﨑博史、 坪内英生、 ゾドラブコビッチ アレキサンダー
    • 権利者名
      岩﨑博史、 坪内英生、 ゾドラブコビッチ アレキサンダー
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [産業財産権] 遺伝性乳癌卵巣癌症候群の治療薬のスクリーニング方法2018

    • 発明者名
      岩﨑博史、坪内英 生、伊藤武彦,梶谷 嶺,マルダン、韓龍雲
    • 権利者名
      岩﨑博史、坪内英 生、伊藤武彦,梶谷 嶺,マルダン、韓龍雲
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2024-01-30  

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