DNA組換えにおける、相同性識別忠実度を支配する分子機構

• 研究課題/領域番号: 19370004
• 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: 遺伝・ゲノム動態
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 柴田 武彦 独立行政法人理化学研究所, 柴田遺伝制御科学研究室, 上席研究員 (70087550)
• 研究分担者: 美川 務 独立行政法人理化学研究所, 城生体金属科学研究室, 専任研究員 (20321820) ; 井上 仁 独立行政法人理化学研究所, 柴田遺伝制御科学研究室, 協力研究員 (10469893)
• 研究協力者: 凌 楓 独立行政法人理化学研究所, 吉田化学遺伝学研究室, 専任研究員 ; 胡桃坂 仁志 早稲田大学, 理工学術院, 教授 ; 香川 亘 早稲田大学, 理工学術院, 講師 ; 新井 直人 日本大学, 生物資源科学部, 講師 ; 増田 ときは 横浜市立大学, 大学院・生体超分子科学専攻・博士後期課程, 学生
• 研究期間 (年度): 2007 – 2009
• 研究課題ステータス: 完了 (2009年度)
• 配分額: 18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円); 2009年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2008年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2007年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
• キーワード: ゲノム構築・機能・再編・発現・維持 / 相同DNA組換え / RecA / Rad51型相同対合蛋白質 / ATP非依存型相同DNA対合蛋白質 / 組換えメディエーター / ヘテロ二重鎖形成 / 並行三重鎖DNA / DNAトポロジー / Rad51型相同的対合蛋白質 / 相同DNA組換え酵素 / Recombinase

研究概要

は遺伝情報の恒常性維持と多様化という相反する機能を担う。そこで高忠実度相同性識別を行なうRecA/Rad51型蛋白質と、識別が甘いと考えられるATPに依存しない相同DNA対合蛋白質とを比較解析した。相同対合中間体DNA構造解析結果は、蛋白質の種類によらず相同DNA対合の基本機構は共通であることを示した。ところが、ATP不要のMhr1の反応産物はRecA/Rad51が作るDループでなく、三重鎖であることが示され、両群の蛋白質の役割分担が示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Analysis of DNA-binding sites on Mhr1, a yeast mitochondrial ATP-independent homologous pairing protein (2010)
  • 著者名/発表者名: asuda, T., Ling, F., Shibata, T., Mikawa, T.
  • 雑誌名: FEBS J. 277 ページ: 1440-1452
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of DNA-binding sites on Mhr1, a yeast mitochondrial ATP-independent homologous pairing protein (2010)
  • 著者名/発表者名: Masuda, T.
  • 雑誌名: FEBS J. 277 ページ: 1440-1452
  • 査読あり
• [雑誌論文] A non-canonical DNA structure enables homologous recombination in various genetic sys-tems (2009)
  • 著者名/発表者名: Masuda, T., Ito, Y., Terada, T., Shibata, T., Mikawa, T.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 284 ページ: 30230-30239
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heteroduplex joint formation free of net topological change by Mhr1, a mi-tochondrial recombinase (2009)
  • 著者名/発表者名: Ling, F., Yoshida, M., Shibata, T.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 284 ページ: 9341-9353
  • 査読あり
• [雑誌論文] i-ochemical analysis of the human DMC1-I37N polymorphism (2009)
  • 著者名/発表者名: Hikiba, J., Takizawa, Y., Ikawa, S., Shibata, T., Kurumizaka, H.
  • 雑誌名: FEBS J. 276 ページ: 457-465
  • 査読あり
• [雑誌論文] A non-canonical DNA structure enables homologous recombination in various genetic systems (2009)
  • 著者名/発表者名: Masuda, T.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 284 ページ: 30230-30239
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heteroduplex joint formation free of net topological change by Mhr1, a mitochondrial recombinase (2009)
  • 著者名/発表者名: Ling, F.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 284 ページ: 9341-9353
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biochemical analysis of the human DMC1-I37N polymorphism (2009)
  • 著者名/発表者名: Hikiba, J.
  • 雑誌名: FEBS J. 276 ページ: 457-465
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of a second DNA binding site in the human Rad52 protein (2008)
  • 著者名/発表者名: Kagawa, W., Kagawa, A., Saito, K., Ikawa, S., Shibata, T., Kurumizaka, H., Yokoyama, S.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 283 ページ: 24264-24273
  • 査読あり
• [雑誌論文] Struc-tural and functional analyses of the DMC1-M200V polymorphism found in the human population (2008)
  • 著者名/発表者名: Hikiba, J., Hirota, K., Kagawa, W., Ikawa, S., Kinebuchi, T., Sakane, I., Takizawa, Y., Yokoyama, S., Man-don-Pepin, B., Nicolas, A., Shibata, T., Ohta, K., Kurumizaka, H.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 36 ページ: 4181-4190
  • 査読あり
• [雑誌論文] RecR forms a ring-like tetramer that encircles dsDNA by forming a complex with RecF (2008)
  • 著者名/発表者名: Honda, M., Fujisawa, T., Shibata, T., Mikawa, T.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 36 ページ: 5013-5020
  • 査読あり
• [雑誌論文] Filament formation and robust strand exchange activities of the rice DMC1A and DMC1B proteins (2008)
  • 著者名/発表者名: Sakane, I., Kamataki, C., Takizawa, Y., Nakashima, M., Toki, S., Ichikawa, H., Ikawa, S., Shibata, T., Kurumizaka, H.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 36 ページ: 4266-4276
  • 査読あり
• [雑誌論文] The process of displacing the single stranded DNA binding protein from single stranded DNA by RecO and RecR proteins (2008)
  • 著者名/発表者名: Inoue, J., Honda, M., Ikawa, S., Shibata, T., Mikawa, T.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 36 ページ: 94-109
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of a second DNA binding site in the human Rad52 protein (2008)
  • 著者名/発表者名: Kagawa, W.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 283 ページ: 24264-24273
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural and functional analyses of the DMC1-M200V polymorphism found in the human population (2008)
  • 著者名/発表者名: Hikiba, J.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 36 ページ: 4181-4190
  • 査読あり
• [雑誌論文] RecR forms a ring-like tetramer that encircles dsDNA by forming a complex with RecF (2008)
  • 著者名/発表者名: Honda, M.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 36 ページ: 5013-5020
  • 査読あり
• [雑誌論文] Filament formation and robust strand exchange activities of the rice DMC1A and DMC1B proteins (2008)
  • 著者名/発表者名: Sakane, I.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 36 ページ: 4266-4276
  • 査読あり
• [雑誌論文] The process of displacing the single-stranded DNA-binding protein from single-stranded DNA by RecO and RecR proteins (2008)
  • 著者名/発表者名: Jin Inoue
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 36 ページ: 94-109
  • 査読あり
• [学会発表] 相同DNA組換えにおける2種の相同DNA対合蛋白質の役割分担 (2010)
  • 著者名/発表者名: 柴田武彦
  • 学会等名: 第27回染色体ワークショップ
  • 発表場所: 静岡県御殿場市
• [学会発表] Search for new functions of a recombination mediator, RAD52 (2009)
  • 著者名/発表者名: Shibata, T.
  • 学会等名: Interna-tional Symposium on Chromosome cycle and genome dynamics
  • 発表場所: Nasu, Tochigi
• [学会発表] The universal structure of ssDNA in homologous recombination (2009)
  • 著者名/発表者名: 増田ときは
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神奈川県横浜市
• [学会発表] NMR analyses of inter-actions of RecO with SSB and ssDNA (2009)
  • 著者名/発表者名: 井上仁
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神奈川県横浜市
• [学会発表] Thermus thermophilus HB8のDNA相同組換え系 (2009)
  • 著者名/発表者名: 井上仁
  • 学会等名: 理研シンポジウム「高度好熱菌丸ごと一匹プロジェクト第8回連携研究会」
  • 発表場所: 兵庫県播磨
• [学会発表] NMR解析によるRecO上のSSB結合部位の同定 (2009)
  • 著者名/発表者名: 井上仁
  • 学会等名: 第9回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 熊本県熊本市
• [学会発表] DNAの位相幾何学的変化を伴わない組換え中間体形成 (2009)
  • 著者名/発表者名: 柴田武彦
  • 学会等名: 第26回染色体ワークショップ
  • 発表場所: 兵庫県姫路市
• [学会発表] Search for new functions of a recombination mediator, RAD52 (2009)
  • 著者名/発表者名: 柴田武彦
  • 学会等名: International Symposium on Chromosome cycle and genome dynamics
  • 発表場所: Nasu, Tochigi
• [学会発表] RecAの最小機能単位-単量体及び二重体の活性- (2009)
  • 著者名/発表者名: 笠置原央
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神奈川県横浜市
• [学会発表] Thermus thermophilusHB8のDNA相同組換え系 (2009)
  • 著者名/発表者名: 井上仁
  • 学会等名: 理研シンポジウム「高度好熱菌丸ごと一匹プロジェクト第8回連携研究会」
  • 発表場所: 兵庫県播磨
• [学会発表] 体細胞のDNA組換えに働く3種の制御 (2008)
  • 著者名/発表者名: 柴田武彦
  • 学会等名: 公開シンポジウム:進化リアクター・セルスタット30年と進化タンパク質工学の進展, (埼玉県中小企業振興公社, 埼玉大学)
  • 発表場所: 埼玉県さいたま市
  • 年月日: 2008-05-17
• [学会発表] RecO, RecR蛋白質によるSSBのssDNAからの解離のメカニズム (2008)
  • 著者名/発表者名: 井上仁
  • 学会等名: 2007年度組換え・染色体再編ワークショップ
  • 発表場所: 伊豆
  • 年月日: 2008-03-04
• [学会発表] 繰り返し塩基配列での相同DNA組換え開始の多様な機能 (2008)
  • 著者名/発表者名: 柴田武彦
  • 学会等名: 2007年度組換え・染色体再編ワークショップ
  • 発表場所: 伊豆
  • 年月日: 2008-03-04
• [学会発表] RecO,RecR蛋自質によるSSBのssDNAからの解離のメカニズム (2008)
  • 著者名/発表者名: 井上 仁
  • 学会等名: 2007年度組換え・染色体再編ワークショップ
  • 発表場所: 伊豆
  • 年月日: 2008-03-04
• [学会発表] 出芽酵母Rad52-Rad51蛋白質複合体におけるRad52の機能 (2008)
  • 著者名/発表者名: 新井 直人、柴田 武彦
  • 学会等名: 2007年度組換え・染色体再編ワークショップ
  • 発表場所: 伊豆
  • 年月日: 2008-03-04
• [学会発表] RecO, RecR蛋白質による一本鎖DNA結合蛋白質(SSB)の一本鎖DNAからの解離機構の解明 (2008)
  • 著者名/発表者名: 井上仁
  • 学会等名: 第25回染色体ワークショップ
  • 発表場所: 熱海
  • 年月日: 2008-01-30
• [学会発表] RecO,RecR蛋白質による一本鎖DNA結合蛋白質(SSB)の一本鎖DNAからの解離機構の解明 (2008)
  • 著者名/発表者名: 井上 仁
  • 学会等名: 第25回染色体ワークショップ
  • 発表場所: 熱海
  • 年月日: 2008-01-30
• [学会発表] ミトコンドリアの相同組換え酵素反応ヘのDNAの高次構造の効果 (2008)
  • 著者名/発表者名: 凌楓
  • 学会等名: 第8回日本ミトコンドリア学会年会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 出芽酵母Rad52-Rad51複合体によるD-loop形成におけるRad52の二本鎖DNAへの結合の影響 (2008)
  • 著者名/発表者名: 新井直人
  • 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(BMB2008)
  • 発表場所: 兵庫県神戸市
• [学会発表] 相同組換えに重要なDNA特異的な構造変化 (2008)
  • 著者名/発表者名: 増田ときは
  • 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(BMB2008)
  • 発表場所: 兵庫県神戸市
• [学会発表] Identification of the SSB binding site on RecO by NMR analy-sis (2008)
  • 著者名/発表者名: 井上仁
  • 学会等名: 理研シンポジウム「高度好熱菌丸ごと一匹プロジェクト第8回連携研究会」
  • 発表場所: 兵庫県播磨
• [学会発表] RecO, RecR蛋白質によるSSBのssDNAからの解離のメカニズム (2008)
  • 著者名/発表者名: 井上仁
  • 学会等名: 第8回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 相同的DNA組換え反応を調節する組換えメディエーター蛋白質群の構造と機能 (2008)
  • 著者名/発表者名: 美川務
  • 学会等名: 第8回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] ミトコンドリアの相同組換え酵素反応へのDNAの高次構造の効果 (2008)
  • 著者名/発表者名: 凌楓
  • 学会等名: 第8回日本ミトコンドリア学会年会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 酵母ミトコンドリアDNA複製開始点での二重鎖切断修復に働く相同DNA対合酵素Mhr1 (2008)
  • 著者名/発表者名: 凌楓
  • 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(BMB2008)
  • 発表場所: 兵庫県神戸市
• [学会発表] ヒトDMC1タンパク質およびDMC1バリアントの機能・構造解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 引場樹里
  • 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(BMB2008)
  • 発表場所: 兵庫県神戸市
• [学会発表] 減数分裂特異的組換えタンパク質イネDMC1の精製と生化学的機能解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 鎌滝千晶
  • 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(BMB2008)
  • 発表場所: 兵庫県神戸市
• [学会発表] 高度好熱菌RecO蛋白質の高次構造解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 永江峰幸
  • 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(BMB2008)
  • 発表場所: 兵庫県神戸市
• [学会発表] 出芽酵母Rad52-Rad51複合体によるD-loop 形成におけるRad52の二本鎖DNAへの結合の影響 (2008)
  • 著者名/発表者名: 新井直人
  • 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(BMB2008)
  • 発表場所: 兵庫県神戸市
• [学会発表] Identification of theSSB binding site on RecO by NMR analysis (2008)
  • 著者名/発表者名: 井上仁
  • 学会等名: 理研シンポジウム「高度好熱菌丸ごと一匹プロジェクト第8回連携研究会」
  • 発表場所: 兵庫県播磨
• [学会発表] RecF, RecO, RecR蛋白質によるdsDNA-ssDNA領域の認識機構 (2008)
  • 著者名/発表者名: 本多賢吉
  • 学会等名: 理研シンポジウム「高度好熱菌丸ごと一匹プロジェクト第8回連携研究会」
  • 発表場所: 兵庫県播磨
• [学会発表] Rad52の立体構造に基づく相同DNA組換え反応機構の解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 香川亘
  • 学会等名: 第8回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] Functional analysis of Mhr1 protein involved in homologous recombination and replication of mtDNA (2007)
  • 著者名/発表者名: Masuda, T.
  • 学会等名: 日本ミトコンドリア学会第7回年会
  • 発表場所: 鹿児島
  • 年月日: 2007-12-21
• [学会発表] 相同組換え蛋白質が共通して誘導する一本鎖DNA伸張構造 (2007)
  • 著者名/発表者名: 増田ときは
  • 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
  • 年月日: 2007-12-11
• [学会発表] 相同組換え蛋白質が共通して誘導する一本鎖DNA伸張構造 (2007)
  • 著者名/発表者名: 増田 ときは
  • 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(BMB2007)
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2007-12-11
• [学会発表] Role of RecF, RecO, RecR proteins in SSB displacement from sin-gle-stranded DNA (2007)
  • 著者名/発表者名: Mikawa, T.
  • 学会等名: FASEB Summer Re-search Conferences, Genetic Recombina-tion & Genome Rearrangements
  • 発表場所: Snowmass Village, CO, USA
• [学会発表] The rearrangement of SSB on ssDNA by the RecF pathway proteins (2007)
  • 著者名/発表者名: Mikawa, T.
  • 学会等名: FASEB Summer Research Conferences, Genetic Recombination & Genome Rear-rangements
  • 発表場所: Snowmass Village, CO, USA
• [学会発表] The process of displacing the single stranded DNA binding protein from single stranded DNA by the RecF pathway proteins (2007)
  • 著者名/発表者名: 井上仁
  • 学会等名: 理研シンポジウム「高度好熱菌丸ごと一匹プロジェクト」第6回連携研究会
  • 発表場所: 播磨
• [学会発表] The rearrangement of SSB on ssDNA by the RecF pathway proteins (2007)
  • 著者名/発表者名: Tsutomu Mikawa
  • 学会等名: FASEB Summer Research Conferences, Genetic Recombination & Genome Rearrangements
  • 発表場所: Snowmass Village,CO,USA
• [学会発表] A Role of RecF,RecO,RecR proteins in SSB displacement from single-stranded DNA (2007)
  • 著者名/発表者名: Tsutomu Mikawa
  • 学会等名: FASEB Summer Research Conferences, Genetic Recombination & Genome Rearrangements
  • 発表場所: Snowmass Village,CO,USA
• [学会発表] 酵素の反応中間体を捕らえる,DNA組換え反応の中間体から何がわかるか? (2007)
  • 著者名/発表者名: 増田 ときは
  • 学会等名: 第7回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] 相同組換え蛋白質が誘導する共通のDNA構造変化 (2007)
  • 著者名/発表者名: 増田 ときは
  • 学会等名: 第7回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] RecRによるRecOの機能変換がSSBのssDNAからの解離に貢献する (2007)
  • 著者名/発表者名: 井上 仁
  • 学会等名: 第7回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 仙台
• [図書] Epitope mapping by region-specified pcr-mutagenesis(Reineke, U. and Schutkowski, M., eds, in Epitope mapping protocols: second edition. Methods in Mo-lecular Biology. vol. 524) (2009)
  • 著者名/発表者名: Mikawa, T., lkeda, M., Shibata, T.
  • 出版者: Humana Press Inc.
• [図書] "Epitope mapping by region-specified pcr-mutagenesis" in Epitope mapping protocols : second edition. Methods in Molecular Biology. vol.524, (Reineke, U.and Schutkowski, M., eds)pp.305-313 (2009)
  • 著者名/発表者名: Mikawa, T.
  • 総ページ数: 9
  • 出版者: The Humana Press Inc., New York, NY, USA