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超好熱性アーキアから発見された新規エンドヌクレアーゼによるDNA修復経路の解明

研究課題

研究課題/領域番号 18K05442
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分38030:応用生物化学関連
研究機関九州大学

研究代表者

石野 園子  九州大学, 農学研究院, 准教授 (80399740)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワードDNA修復 / アーキア / 遺伝子破壊 / DNA損傷 / 超好熱性アーキア / 遺伝子操作 / 遺伝子工学技術
研究成果の概要

DNAが受ける化学的損傷のひとつ、脱アミノ化塩基損傷に働くエンドヌクレアーゼ、EndoVおよびEndoQはそれぞれ損傷塩基の3′側と5′側でDNAを切断する。その後に2種のDNAポリメラーゼ、PolBおよびPolDが切断部位を処理して伸長する修復が、どのように進行するのか、超好熱性アーキア由来の組換えタンパク質を用いて、in vitro再構成系を構築して解析をおこなった。
ミスマッチ塩基対を認識して切断するEndoMSをコードする遺伝子の細胞内での働きを調べるために、遺伝子欠損株に蓄積される変異を継代培養後のゲノムDNAについて、次世代シークエンシングにより塩基配列を解析した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、生物の遺伝情報を担うDNAが化学的損傷を受けたとき、どのように修復し遺伝情報を守っているのかを理解することを目的に、遺伝学的、および分子化学的にDNA修復機構の解明を進めた。厳しい生育環境で自らの遺伝情報を安定に維持している超好熱性アーキアにおいて、主導するタンパク質因子がどのように関連分子を認識してDNAを修復するのか理解が深まった。
また細胞内に蓄積する変異をゲノムDNAの塩基配列を直接分析することにより、生化学的性質と合わせて議論することを可能にした。
これらの成果は基礎科学への貢献と共に、新たな遺伝子工学技術の開発および医療分野への応用にもつながる。

報告書

(3件)
  • 2020 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 7件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] CNRS-INSERM-Ecole Polytechnique/Institut Pasteur(フランス)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] コペンハーゲン大学(デンマーク)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] CNRS-INSERM-Ecole Polytechnique/Institut Pasteur(フランス)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Shandong University(中国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] National Institutes of Health(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Replication protein A complex in Thermococcus kodakarensis interacts with DNA polymerases and helps their effective strand synthesis2019

    • 著者名/発表者名
      Nagata Mariko、Ishino Sonoko、Yamagami Takeshi、Ishino Yoshizumi
    • 雑誌名

      Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry

      巻: 83 号: 4 ページ: 695-704

    • DOI

      10.1080/09168451.2018.1559722

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Elucidating functions of DP1 and DP2 subunits from the Thermococcus kodakarensis family D DNA polymerase2018

    • 著者名/発表者名
      Takashima Natsuki、Ishino Sonoko、Oki Keisuke、Takafuji Mika、Yamagami Takeshi、Matsuo Ryotaro、Mayanagi Kouta、Ishino Yoshizumi
    • 雑誌名

      Extremophiles

      巻: 23 号: 1 ページ: 161-172

    • DOI

      10.1007/s00792-018-1070-3

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] New archaeal viruses discovered by metagenomic analysis of viral communities in enrichment cultures2018

    • 著者名/発表者名
      Liu Ying、Brandt David、Ishino Sonoko、Ishino Yoshizumi、Koonin Eugene V.、Kalinowski Jorn、Krupovic Mart、Prangishvili David
    • 雑誌名

      Environmental Microbiology

      巻: - 号: 6 ページ: 2002-2014

    • DOI

      10.1111/1462-2920.14479

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Direct visualization of DNA baton pass between replication factors bound to PCNA2018

    • 著者名/発表者名
      Mayanagi Kouta、Ishino Sonoko、Shirai Tsuyoshi、Oyama Takuji、Kiyonari Shinichi、Kohda Daisuke、Morikawa Kosuke、Ishino Yoshizumi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 号: 1 ページ: 16209-16209

    • DOI

      10.1038/s41598-018-34176-2

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The mesophilic archaeon Methanosarcina acetivorans counteracts uracil in DNA with multiple enzymes: EndoQ, ExoIII, and UDG2018

    • 著者名/発表者名
      Shiraishi Miyako、Ishino Sonoko、Heffernan Matthew、Cann Isaac、Ishino Yoshizumi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 号: 1 ページ: 1-14

    • DOI

      10.1038/s41598-018-34000-x

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 損傷塩基特異的Endonuclease MSによる二本鎖切断末端の可能な構造変換機構2019

    • 著者名/発表者名
      峯 渉、山上 健、沼田倫征、石野園子、石野良純
    • 学会等名
      第42回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] アーキアのミスマッチ修復酵素Endonuclease MSとの相互作用因子として見出され た8-Oxoguanine glycosylaseの機能解析2019

    • 著者名/発表者名
      市川貴大、佐々木琢也、山上 健、沼田倫征、石野園子、石野良純
    • 学会等名
      第42回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] アーキアの損傷塩基修復経路の生化学的、遺伝学的研究2019

    • 著者名/発表者名
      原田明佳、永田麻梨子、沖啓輔、松見理恵、金井保、跡見晴幸、沼田倫征、石野園子、石野良純
    • 学会等名
      第42回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Study on diversity of mismatch repair system in archaea.2019

    • 著者名/発表者名
      Wataru Mine, Hanae Kudo, Takeshi Yamagami, Tomoyuki Numata, Patrick Forterre, Mart Krupovic, Yoshizumi Ishino, and Sonoko Ishino.
    • 学会等名
      15th International Congress on Thermophiles
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Reconstitution of endonuclease Q-mediated and endonuclease V-mediated repair pathways for deaminated base repair in the hyperthermophilic archaeon, Thermococcus kodakarensis.2019

    • 著者名/発表者名
      Meika Harada, Mariko Nagata, Keisuke Oki, Rie Matsumi, Tamotsu Kanai, Haruyuki Atomi,Tomoyuki Numata, Miyako Shiraishi, Sonoko Ishino, and Yoshizumi Ishino
    • 学会等名
      15th International Congress on Thermophiles
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The nucS homologs in the genomes of hyperthermophilic archaea encode active mismatch-specific endonuclease, EndoMS2019

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Ichikawa, Enzo Petracco, Hanae Kudo, Takeshi Yamagami, Tomoyuki Numata, Yoshizumi Ishino, and Sonoko Ishino
    • 学会等名
      15th International Congress on Thermophiles
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 超好熱性アーキア由来クランプPCNA上で働くDNA複製タンパク質の生化学および構造の解析2019

    • 著者名/発表者名
      石野園子、真柳浩太、白井 剛、清成信一、今井奈美子、大山拓次、山上 健、石野良純
    • 学会等名
      日本農芸化学会2019年度大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Regulation of replication fork progression in the hyperthermophilic archaeon Thermococcus kodakarensis.2018

    • 著者名/発表者名
      Mariko Nagata, Sonoko Ishino, Takeshi Yamagami, Yoshizumi Ishino
    • 学会等名
      OKAZAKI Fragment Memorial Symposium: Celebrating the 50th anniversary of the discontinuous DNA replication model
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] アーキア由来損傷塩基特異的エンドヌクレアーゼEndoQの変異体解析2018

    • 著者名/発表者名
      石野園子、牧田成人、白石 都、山上 健、宮園健一、田之倉 優、石野良純
    • 学会等名
      極限環境生物学会2018年度(第19回)年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] クレンアーキオータ門において機能的にヘリカーゼとプライマーゼを連結するタンパク質の検索2018

    • 著者名/発表者名
      山上 健、瀬戸口勇登、沖 啓輔、石野園子、石野良純
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ミスマッチ特異的エンドヌクレアーゼEndoMS/NucSのDNA修復における役割2018

    • 著者名/発表者名
      石野園子、工藤華枝、Stephane Skouloubris、Caroline l’Hermitte-Stead、Asmae Essadik、Jean Christophe Lambry、Hannu Myllykallio、石野良純
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] アーキアのDNA複製進行時におけるMCMの活性制御2018

    • 著者名/発表者名
      永田麻梨子、石野園子、山上 健、石野良純
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 超好熱性アーキアThermococcus kodakarensis由来ファミリーD DNAポリメラーゼの分子解剖による機能分布の解明2018

    • 著者名/発表者名
      沖 啓輔、山上 健、永田麻梨子、高島夏希、真柳浩太、白井 剛、石野園子、石野良純
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Biochemical and Structural analyses of replication proteins bound to PCNA2018

    • 著者名/発表者名
      Sonoko Ishino, Kouta Mayanagi, Tsuyoshi Shirai, Shinichi Kiyonari, Namiko Imai, Takuji Oyama, and Yoshizumi Ishino
    • 学会等名
      12th International Congress on Extremophiles
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Euryarchaea-specific RecJ-like protein may work in stalled fork repair with Hef.2018

    • 著者名/発表者名
      Mariko Nagata, Sonoko Ishino, Takeshi Yamagami, Jan-Robert Simons,Tamotsu Kanai, Haruyuki Atomi, and Yoshizumi Ishino
    • 学会等名
      12th International Congress on Extremophiles
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Family D DNA polymerase tethers primase and helicase in the replisome in Thermococcus kodakarensis.2018

    • 著者名/発表者名
      Keisuke Oki, Takeshi Yamagami, Mariko Nagata, Natsuki Takashima, Kouta Mayanagi, Sonoko Ishino, and Yoshizumi Ishino.
    • 学会等名
      12th International Congress on Extremophiles
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Structure-based mutational analysis of the lesion-specific endonuclease.2018

    • 著者名/発表者名
      Sonoko Ishino, Ken-ichi Miyazono, Naruto Makita, Tomoko Ito, Masaru Tanokura and Yoshizumi Ishino
    • 学会等名
      Molecular Biology of Archaea 6 / EMBO Workshop
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] クランプ分子と協調するDNAミスマッチ特異的切断酵素の進化2018

    • 著者名/発表者名
      石野 園子、Stephane Skouloubris、工藤 華枝、Caroline l’Hermitte-Stead、Asmae Essadik、Jean-Christophe Lambry、石野 良純、Hannu Myllykallio
    • 学会等名
      第31回日本Archaea研究会講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] DNAミスマッチ特異的切断酵素EndoMS/NucSはクランプ分子と協調してゲノムの安定性維持に働く2018

    • 著者名/発表者名
      石野園子、Stephane Skouloubris、工藤華枝、Caroline l’Hermitte-Stead、Asmae Essadik、Jean-Christophe Lambry、石野良純、Hannu Myllykallio
    • 学会等名
      平成30年度日本生化学会九州支部例会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Replication protein A in Thermococcus kodakarensis functionally interacts with DNA polymerases2018

    • 著者名/発表者名
      永田麻梨子、石野園子、山上 健、石野良純
    • 学会等名
      平成30年度日本生化学会九州支部例会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 超好熱性アーキアThermococcus kodakarensisのレプリソーム形成機構解析2018

    • 著者名/発表者名
      沖 啓輔、永田麻梨子、高島夏希、山上 健、石野園子、石野良純
    • 学会等名
      平成30年度日本生化学会九州支部例会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] クレンアーキオタにおけるレプリソーム構成タンパク質の探索2018

    • 著者名/発表者名
      瀬戸口勇登、沖 啓輔、山上 健、石野園子、石野良純
    • 学会等名
      平成30年度日本生化学会九州支部例会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] アーキアに機能的なMutS/MutLタンパク質は存在するか?2018

    • 著者名/発表者名
      峯 渉、工藤華枝、山上 健、石野良純、石野園子
    • 学会等名
      平成30年度日本生化学会九州支部例会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 九州大学 生物化学(石野)研究室

    • URL

      http://www.agr.kyushu-u.ac.jp/lab/seibutsukagaku/index.html

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書 2018 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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