| 研究課題/領域番号 |
19K06615
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分43050:ゲノム生物学関連
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| 研究機関 | 学習院大学 |
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研究代表者 |
毛谷村 賢司 学習院大学, 理学部, 研究員 (70464386)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2020-03-31
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| 研究課題ステータス |
中途終了 (2019年度)
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| 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)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | 二本鎖DNA切断修復 / 相同組換え / SMCファミリー / ゲノムDNA / DNA修復 / SMCタンパク質 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ゲノムDNAの二本鎖切断は、突然変異やゲノム不安定性、細胞死などを引き起こす。生物種間で保存される相同組換え反応は、このような重篤なDNA損傷を誤りなく修復することができる極めて重要なDNA修復機構である。近年、この相同組換え修復に染色体DNA構造の維持に関与するファミリータンパク質（SMCタンパク質）が重要な役割を果たしていることが示唆されているものの、その分子メカニズムはよくわかっていない。本研究では、大腸菌の相同組換え修復に関与するSMCタンパク質の生化学的解析を中心に行い、相同組換え修復におけるその分子機能を明らかにする。
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| 研究実績の概要 |
二本鎖DNAの切断によるゲノムDNAの不安定化は、細胞死や遺伝子変異を誘発し、ヒトでは老化やがん化、様々な遺伝子疾患の原因になっている。DNA相同組換えは、DNA切断を誤りなく修復することができるため、ゲノムDNAの安定性を維持する上で重要なDNA修復反応である。この反応において、SMCタンパク質によるDNA構造の制御が重要であるが、その分子メカニズムはよくわかっていない。本研究では、大腸菌の相同組換え修復に関与し、かつSMCファミリーに属するRecNの分子機能を明らかすることで、相同組換え反応におけるSMCタンパク質の分子基盤の確立を目指した。RecNのDNA結合活性について詳細に解析した結果、RecNは二本鎖DNAよりも一本鎖DNAに結合し易いことがわかった。また、RecNはリング様構造を形成し、その中空にDNAを通すことでDNA上をスライディングすることが示唆された。さらに、このスライディング活性は、RecAリコンビナーゼの一本鎖DNA結合により抑制されることがわかった。これらのことから、RecNはDNA上にロードした後、RecAを介してDNA切断末端に集積することが考えられ、細胞内における動態と矛盾しないものであった。次に、一本鎖DNAに結合したRecNについて解析した結果、このRecNは、ATP依存的に二本鎖DNAとも結合可能であることがわかり、この活性は、RecAに依存して起こる相同なDNA鎖同士の対合の促進に機能することが示唆された。以上の成果をまとめ、RecNが相同な二つのDNA分子を近接させることで、RecAによる相同組換えの初期反応を促進するモデルを提唱し、学術論文として発表した（Commun. Biol., 2019）。
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