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自己ゲノムDNAを識別して修復するATP駆動モーターの一分子生化学

研究課題

研究課題/領域番号 19037006
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関東京大学

研究代表者

半田 直史  東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 特任助教 (00396855)

研究分担者 小林 一三  東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 教授 (30126057)
研究期間 (年度) 2007 – 2008
研究課題ステータス 完了 (2008年度)
配分額 *注記
5,600千円 (直接経費: 5,600千円)
2008年度: 2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2007年度: 2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
キーワードナノバイオ / 分子モーター / ゲノム / 相同組換え / タンパク-DNA相互作用
研究概要

微生物ゲノムに修復されないDNA二本鎖切断が残されると細胞死を起こす。そのため大腸菌から高等生物まで、DNAの二本鎖切断に対して相同組換え機構などの手段を備えている。
大腸菌がゲノムにコードするDNA切断酵素としてI型の制限酵素があるが、この酵素は特定のDNA塩基配列を認識してもそこでDNAを切断しないでDNAをたぐり、別の酵素分子に邂逅した所でDNAを切断する。私たちは、この不思議な現象が正常なDNA複製をモニターし、異常があれば複製フォークを切断して、ゲノム、あるいは細胞の生死をコントロールする事を示唆する実験結果を得た(Nucleic Acids Res印刷中)。II型制限酵素が、その遺伝子を失った細菌のゲノムを切断して殺す「分離後宿主殺し」に関して、その細胞死への抵抗手段として、細菌から高等生物まで広く保存されている相同組換え経路(RecF経路)が重要であることを示した(Microbiology印刷中)。さらに、多くのタンパク質が同時に働くことが遺伝学的な解析から知られていた、この大腸菌のRecF経路による二本鎖DNA切断を修復を試験管内再構成実験で初めて成功した(Genes Dev印刷中)。また、RecBCD酵素によってプロセスされたDNAを引き継ぐRecAタンパク質については、RecAタンパク質と蛍光タンパク質(GFP)との融合タンパク質を精製し、その生化学的特徴を詳細に解析した。実は野生型のRecAタンパク質にGFPを融合させると酵素機能は消失する。そこで私は、これまで研究から活性が向上していることが知られている変異RecAタンパク質にGFPを融合することで、活性を維持したまま蛍光RecAタンパク質を得ることに成功し、これを1分子解析系に導入して、これまでに報告されている野生型RecAタンパク質の挙動と比較することができた(論文投稿中)。

報告書

(2件)
  • 2008 実績報告書
  • 2007 実績報告書
  • 研究成果

    (53件)

すべて 2009 2008 2007 その他

すべて 雑誌論文 (12件) (うち査読あり 10件) 学会発表 (36件) 図書 (3件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Reconstitution of Initial Steps of Double-strand DNA Break Repair by the RecF pathway of E. coli2009

    • 著者名/発表者名
      Handa N, Morimatsu K, Lovett ST, Kowalczykowski SC
    • 雑誌名

      Genes Dev (印刷中)(掲載確定)

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Single-molecule analysis of a red fluorescent RecA protein reveals a defect in nucleoprotein filament nucleation that relates to its reduced biological functions2009

    • 著者名/発表者名
      Handa N, Amitani I, Gumlaw N, Sandler SJ, Kowalczykowski SC
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry (印刷中)(掲載確定)

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Contribution of RecFOR machinery of homologous recombination to cell survival after loss of a restriction-modification gene complex2009

    • 著者名/発表者名
      Handa N, Ichige A, Kobayashi I
    • 雑誌名

      Microbiology (印刷中)(掲載確定)

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cleavage of a model DNA replication fork by a Type I restrition endonuclease2009

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa K, Handa N, Kobayashi I
    • 雑誌名

      Nucleic Acids Research (印刷中)(掲載確定)

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Maintenance forced by a restriction-modification system can be modulated by a region in its modification enzyme not essential for the methyltransferase activity.2008

    • 著者名/発表者名
      Ohno S*, Handa N*, Watanabe M, Takahashi N, Kobayashi I (*: Equal contribution)
    • 雑誌名

      Journal of Bacteriology 190

      ページ: 2039-2049

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Random-walkers active in genetic recombination.2008

    • 著者名/発表者名
      Fujitani Y, Kobayashi I
    • 雑誌名

      Biology International (印刷中)

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Negative regulation of EcoRI restriction enzyme gene associated with intragenic reverse promoters.2007

    • 著者名/発表者名
      Liu Y, Kobayashi I
    • 雑誌名

      Journal of Bacteriology 189

      ページ: 6928-6935

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Regulation of the EcoRI restriction-modification system: identification of ecoRIM gene promoters and their upstream negative regulators in the ecoRIR gene.2007

    • 著者名/発表者名
      Liu Y, Ichige A, Kobayashi I
    • 雑誌名

      Gene 400

      ページ: 140-149

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Regulation of the EcoRI restriction-modification system: i Evolution of DNA double-strand break repair by gene conversion: coevolution between a phage and a restriction-modification system.2007

    • 著者名/発表者名
      Yahara K, Horie R, Kobayashi I, Sasaki A
    • 雑誌名

      Genetics 176

      ページ: 513-526

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Novel protein fold discovered in the Pabl family of restriction enzymes2007

    • 著者名/発表者名
      Miyazono K, Watanabe M, Kosinski J, Ishikawa K, Kamo M, Sawasaki T, Nagata K, Bujnicki JM, Endo Y, Tanokura M, Kobayashi I
    • 雑誌名

      Nucleic Acids Research 35

      ページ: 1908-1918

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hyperthermophilic DNA methyltransferase, M. PabI, from Pyrococcus abyssi2007

    • 著者名/発表者名
      Watanabe M, Handa N, Yuzawa H, Kobayashi I
    • 雑誌名

      Proceedings of International Symposium on Extremophiles and Their Applications 205

      ページ: 161-166

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [雑誌論文] Chromatin as anti-restriction adaptation: a hypothesis based on restriction enzymes of a novel structure.2007

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi I, Ishikawa K, Watanabe M
    • 雑誌名

      Proceedings of International Symposium on Extremophiles and Their Applications 205

      ページ: 167-174

    • NAID

      130004598679

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] DNA複製フォークのI型制限酵素による切断2009

    • 著者名/発表者名
      石川健、半田直史、小林一三
    • 学会等名
      日本農芸化学会2009年度大会
    • 発表場所
      福岡
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 大腸菌の相同組換え酵素のサブユニット構成を変えた時の振る舞い2009

    • 著者名/発表者名
      半田直史
    • 学会等名
      第82回日本細菌学会総会
    • 発表場所
      名古屋
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 利己的制限修飾遺伝子間に起きる、ゲノム上のメチル化サイトの取り合いが、ホスト殺しをもたらす2008

    • 著者名/発表者名
      Marat Sadykov, 半田直史、鶴剛史、小林一三
    • 学会等名
      日本進化学会2008年大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2008-08-24
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] 複製フォーク型DNAのI型制限酵素による切断2008

    • 著者名/発表者名
      石川健、半田直史、小林一三
    • 学会等名
      第5回21世紀大腸菌研究会
    • 発表場所
      静岡県藤枝市
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] DNA複製と制限のカップリング : in vitroでの複製フォーク型DNAのI型制限酵素による切断2008

    • 著者名/発表者名
      石川健、半田直史、小林一三
    • 学会等名
      日本遺伝学会第80回大会
    • 発表場所
      名古屋
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Behavior of a RecBCD enzyme with a RecB-RecD subunit fusion2008

    • 著者名/発表者名
      半田直史、Kowalczykowski, SC
    • 学会等名
      第6回3Rシンポジウム
    • 発表場所
      静岡県嬬恋
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Cleavage of a DNA replication fork by a type I restriction enzyme2008

    • 著者名/発表者名
      石川健、半田直史、小林一三
    • 学会等名
      第6回3Rシンポジウム
    • 発表場所
      静岡県嬬恋
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Genomic ID sequence recognition by a genome maintenance enzyme2008

    • 著者名/発表者名
      半田直史
    • 学会等名
      2^<nd> International Symposium on Bio-nanosystems
    • 発表場所
      東京
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] ゲノム中で自己増幅した制限修飾遺伝子とそれに連鎖した遺伝子の発現量の増加2008

    • 著者名/発表者名
      古田芳一、半田直史、Marat Sadykov、小林一三
    • 学会等名
      第31回日本分子生物学会年会・第81回日本生化学会大会合同大会
    • 発表場所
      兵庫県神戸
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] ゲノム中で自己増幅した制限修飾遺伝子とそれに連鎖した遺伝子の発現量の増加2008

    • 著者名/発表者名
      古田芳一、鶴剛史、半田直史、小林一三
    • 学会等名
      2007年度日本農芸化学会大会
    • 発表場所
      名古屋
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Death through chromosomal breakage2008

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi I
    • 学会等名
      第79回日本遺伝学会大会
    • 発表場所
      岡山
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Use of DNA modification gene as an alternative to antibiotic-resistance genes for selection of transfer and maintenance of foreign genes2008

    • 著者名/発表者名
      GEL, Handa N, Hirose A, Kobayashi I
    • 学会等名
      第79回日本遺伝学会大会
    • 発表場所
      岡山
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 黄色ブドウ球菌タンデムパラログ遺伝子群における再編進化様式モデル2008

    • 著者名/発表者名
      鶴剛史、小林一三
    • 学会等名
      第81回日本細菌学会総会
    • 発表場所
      京都
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 制限修飾系遺伝子を失ったときのRecFOR組換え経路による二本鎖切断の修復2008

    • 著者名/発表者名
      半田直史、市毛朝雄、小林一三
    • 学会等名
      2007年度組換え・染色体再編、第19回DNA複製・分配合同ワークショップ
    • 発表場所
      伊豆
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] I型制限酵素EcoR124Iは複製フォーク型DNAを切断する2008

    • 著者名/発表者名
      石川健、半田直史、小林一三
    • 学会等名
      2007年度組換え・染色体再編、第19回DNA複製・分配合同ワークショップ
    • 発表場所
      伊豆
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 二本鎖切断から開始されるホットスポットでの相同組換えに重要なRecAと一本鎖DNAの安定な結合2008

    • 著者名/発表者名
      半田 直史、Stephen C. Kowalczykowski
    • 学会等名
      「染色体サイクルの制御ネットワーク」第1回公開領域会議
    • 発表場所
      東京
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 一般的なトキシンーアンチトキシン系同様のメカニズムによって、細胞死をより強く起こすように変化したEcoRII制限修飾系の解析2008

    • 著者名/発表者名
      大野里奈、半田直史、渡部美紀、高橋規子、小林一三
    • 学会等名
      「染色体サイクルの制御ネットワーク」第1回公開領域会議
    • 発表場所
      東京
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] I型制限酵素EcoR124Iによる複製フォーク型DNAの切断2008

    • 著者名/発表者名
      石川健、半田直史、小林一三
    • 学会等名
      「染色体サイクルの制御ネットワーク」第1回公開領域会議
    • 発表場所
      東京
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Programmed cell death in defense against epigenetic DNA methylation: anovel role for methyl-specific deoxyribonucleases2008

    • 著者名/発表者名
      Fukuda E, Kaminska KH, Bujnicki JM, Kobayashi I
    • 学会等名
      Keystone Symposia (DNA Replication and Recombination)
    • 発表場所
      ニューメキシコ州(米国)
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 黄色ブドウ球菌タンデムパラログ遺伝子群における多様性形成モデル2008

    • 著者名/発表者名
      鶴剛史、小林一三
    • 学会等名
      第2回日本ゲノム微生物学会年会
    • 発表場所
      大阪
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] エピジェネティックなゲノムメチル化に対する防御としての利他的な死2007

    • 著者名/発表者名
      福田江里、小林一三
    • 学会等名
      大学生命科学研究ネットワークシンポジウム2007
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2007-09-06
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 変異型アンチキラー(メチル化酵素)によって増強された制限修飾系遺伝子による細胞死2007

    • 著者名/発表者名
      大野里奈、半田直史、渡部美紀、高橋規子、小林一三
    • 学会等名
      第30回日本分子生物学会年会第80回日本生化学会大会
    • 発表場所
      横浜
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 複数の制限修飾系の間でのDNAメチル化サイトの取り合いによって引き起こされる細胞死2007

    • 著者名/発表者名
      Marat R Sadykov、半田直史、鶴剛史、小林一三
    • 学会等名
      第30回日本分子生物学会年会第80回日本生化学会大会
    • 発表場所
      横浜
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 複製フォークに対するI型制限酵素ecoR124Iの構造特異的活性2007

    • 著者名/発表者名
      石川健、半田直史、小林一三
    • 学会等名
      第30回日本分子生物学会年会第80回日本生化学会大会
    • 発表場所
      横浜
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 遺伝子の導入と維持の選択に、薬剤耐性遺伝子の代わりにDNA修飾遺伝子を利用する2007

    • 著者名/発表者名
      葛黎頴、半田直史、広瀬彩、小林一三
    • 学会等名
      第30回日本分子生物学会年会第80回日本生化学会大会
    • 発表場所
      横浜
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] コンピュータシミュレーションと数理モデルによるバクテリオファージの二本鎖切断修復遺伝子の進化機構の解明2007

    • 著者名/発表者名
      矢原耕史、堀江亮太、小林一三、佐々木顕
    • 学会等名
      第30回日本分子生物学会年会第80回日本生化学会大会
    • 発表場所
      横浜
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 新規DNA結合フォールドを持つ制限酵素PabIのX線結晶構造解析2007

    • 著者名/発表者名
      宮園健一、渡部美紀、Jan Kosinski、石川健、加茂昌之、澤崎達也、永田宏次、Janusz M Bujnicki、遠藤弥重太、田之倉優、小林一三
    • 学会等名
      第30回日本分子生物学会年会第80回日本生化学会大会
    • 発表場所
      横浜
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 「利己的な動く遺伝子」としての制限修飾系:遺伝子内リバース・プロモーターによるEcoRI制限修飾酵素遺伝子の発現の制御2007

    • 著者名/発表者名
      Yaoping Liu、市毛朝雄、小林一三
    • 学会等名
      第30回日本分子生物学会年会第80回日本生化学会大会
    • 発表場所
      横浜
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] エピジェネディックなゲノムメチル化に対する防御機構としての利他的な死2007

    • 著者名/発表者名
      福田江里、小林一三
    • 学会等名
      第30回日本分子生物学会年会第80回日本生化学会大会
    • 発表場所
      横浜
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 制限酵素機能とISによる制限修飾遺伝子の転移2007

    • 著者名/発表者名
      高橋規子、大橋青史、サディコフマラット、水谷-宇井陽子、小林一三
    • 学会等名
      第30回日本分子生物学会年会第80回日本生化学会大会
    • 発表場所
      横浜
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 遺伝子の導入と維持の選択マーカーとして、薬剤の代わりに、DNA修飾遺伝子を使用する2007

    • 著者名/発表者名
      葛黎頴、半田直史、広瀬彩、小林一三
    • 学会等名
      第4回21世紀大腸菌研究会
    • 発表場所
      静岡
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] エピジェネティックなゲノムメチル化に対する防御としての利他的な死2007

    • 著者名/発表者名
      福田江里、小林一三
    • 学会等名
      第9回日本進化学会大会
    • 発表場所
      京都
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 黄色ブドウ球菌配列比較による病原性タンデムパラログ遺伝子群の再編進化機構の推定2007

    • 著者名/発表者名
      鶴剛史、小林一三
    • 学会等名
      第9回日本進化学会大会
    • 発表場所
      京都
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Comparative genomics of enzymes acting on DNA2007

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi I
    • 学会等名
      Marie Curie Research Training Network "DNA Enzymes" Bioinformatics Workshop in Warsaw
    • 発表場所
      Warsaw, Poland
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Restriction-modification systems as selfish mobile elements: Novel structure and regulation.2007

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi I
    • 学会等名
      Enzyme Engineering Conference
    • 発表場所
      Dalian, China
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] DNA double-strand breaks, or why we die and evolve。2007

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi I
    • 学会等名
      Oregon Genetics Symposium
    • 発表場所
      Eugene, Oregon
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [図書] 近縁複数全ゲノム配列比較によるゲノム進化ダイナミクスの解明.実験医学増刊号「生命研究への応用と開発が進むバイオデータベースとソフトウェア最前線」森下真一、阿久津達也編2008

    • 著者名/発表者名
      小林一三
    • 出版者
      羊土社
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [図書] 制限酵素が回文構造を切断することが多い理由2008

    • 著者名/発表者名
      石川徳、小林一三
    • 出版者
      日本医事新報
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [図書] 組換え酵素:今堀和友 山川民夫 監修 大島泰郎、鈴木紘一、脊山洋右、新井洋由、石浦章一、大隈良典、岸本健雄、正木春彦、山本一夫(編) 生化学辞典 第4版2007

    • 著者名/発表者名
      小林一三、半田直史
    • 総ページ数
      380
    • 出版者
      東京化学同人
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www-ims.u-tokyo.ac-jp/ikobaya/index-ja.html

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.ims.u-tokyo.ac.jp/ikobaya/index_ja.html

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2007-04-01   更新日: 2018-03-28  

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