ミトコンドリアDNAの組換えを介した複製の開始制御の分子基盤の解明

• 研究課題/領域番号: 20570171
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 分子生物学
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 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 (70281665)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2010年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2009年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2008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: 遺伝学 / 遺伝子 / 核酸 / ストレス / 酵素 / DNAの組換え / ミトコンドリア / Saccharomyces cerevisiae / Saccharomvces cerevisias / 組換え / 相同DNA対合 / 除去修復 / ローリングサークル型複製 / 酸化ストレス応答 / DNA複製

研究概要

出芽酵母のミトコンドリアでは、組換えを介したミトコンドリアDNA (mtDNA)複製の開始機構が依然不明な点が多い。本研究では、酸化損傷塩基除去酵素Ntg1がmtDNAの複製開始領域で露出した一本鎖DNA領域の酸化損傷部位を認識し、一本鎖DNA切断を導入することで二重鎖切断を形成させること、そしてリラックスした二重鎖DNAを基質として好む相同DNA対合タンパク質Mhr1を介したmtDNA複製に5'-3'エキソヌクレアーゼ、及びDNAヘリカーゼが働くことを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Gene conversion through double-strand break-induced DNA replication and mitochondrial homoplasmy (2011)
  • 著者名/発表者名: Feng Ling, Tsutomu Mikawa, Takehiko Shibata
  • 雑誌名: Genes 2 ページ: 169-190
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mitochondrial fusion increases mitochondrial DNA copy number in budding yeast (2011)
  • 著者名/発表者名: Akiko Hori
  • 雑誌名: Genes to Cells 巻: 16(In press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enlightenment of yeast mitochondrial homoplasmy : diversified roles of gene conversion (2011)
  • 著者名/発表者名: Feng Ling
  • 雑誌名: Genes 巻: 2 ページ: 169-190
  • 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: Tokiha Masuda, Feng Ling, Takehiko Shibata, Tsutomu Mikawa
  • 雑誌名: FEBS Journal 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: Tokiha Masuda
  • 雑誌名: FEBS Journal 巻: 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: Tokiha Masuda
  • 雑誌名: FEBS Journal 277 ページ: 1440-1452
  • 査読あり
• [雑誌論文] Negative supercoil interference with homologous pairing mediated by Mhr1, an ATP-independent recombinase structurally unrelated to RecA/Rad51 (2009)
  • 著者名/発表者名: Feng Ling, Minoru Yoshida, Takehiko Shibata
  • 雑誌名: The Journal of Biological Chemistry 284 ページ: 9341-9353
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reactive oxygen species contribute to recombination-mediated replication to regulate the mitochondrial DNA copy number (2009)
  • 著者名/発表者名: Akiko Hori, Minoru Yoshida, Takehiko Shibata, Feng Ling
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 37 ページ: 749-761
  • 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: Feng Ling
  • 雑誌名: The Journal of Biological Chemistry 284 ページ: 9341-9353
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reactive oxygen species regulate DNA copy number in isolated yeast mitochondria by triggering recombination-mediated replication (2009)
  • 著者名/発表者名: Akiko Hori
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 37 ページ: 749-761
  • 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: Feng Ling
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 284(印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reactive oxygen species regulate DNA copy number in isolated yeast mitochondria by triggering recombination-mediated replication (2009)
  • 著者名/発表者名: Akiko Hori
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research
  • 査読あり
• [雑誌論文] The yeast checkpoint kinase Dun1 down-regulates DIN7 in the absence of DNA damage (2008)
  • 著者名/発表者名: Ayako Yoshitani, Feng Ling, Minoru Yoshida
  • 雑誌名: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 72(6) ページ: 1630-1634
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel cis-acting element required for DNA damage-inducible expression of yeast DIN7. (2008)
  • 著者名/発表者名: Ayako Yoshitani, Minoru Yoshida, Feng Ling
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 365(1) ページ: 183-188
  • 査読あり
• [雑誌論文] The yeast checkpoint kinase Dun1 downregulates DIN7 in the absence of DNA damage (2008)
  • 著者名/発表者名: Ayako Yoshitani
  • 雑誌名: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 72(6) ページ: 1630-1634
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel cis-acting element required for DNA damage-inducible expression of yeast DIN7 (2008)
  • 著者名/発表者名: Ayako Yoshitani
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 365(1) ページ: 183-185
  • 査読あり
• [学会発表] Mitochondrial DNA homoplasmy as gene homogenization of repeated sequences by rolling circle replication. (2011)
  • 著者名/発表者名: Takehiko Shibata, Feng Ling, Tsutomu Mikawa
  • 学会等名: The 7th conference of Asian Societyfor mitochondrial research and Medicine and 10th Japanese Society for mitochondrial research and Medicine
  • 発表場所: Fukuoka city
  • 年月日: 2011-12-16
• [学会発表] Mitochondrial DNA homoplasmy as gene homogenization of repeated sequences by rolling circle replication. (2011)
  • 著者名/発表者名: Feng Ling, Rong Niu, Elliot Bradshaw, Takehiko Shibata, Minoru Yoshida
  • 学会等名: RIKEN Joint Retreat 2011
  • 発表場所: Yamaha Resort Tsumagi, Kakegawa, Shizuoka
  • 年月日: 2011-01-31
• [学会発表] A Molecular Mechanism for Mitochondrial DNA Homoplasmy and its Application (2011)
  • 著者名/発表者名: Feng Ling
  • 学会等名: RIKEN Joint Retreat 2011
  • 発表場所: Yamaha Resort Tsumagi, Kakegawa, Shizuoka
  • 年月日: 2011-01-31
• [学会発表] Mitochondrial DNA homoplasmy as gene homogenization of repeated sequences by rolling circle replication. (2010)
  • 著者名/発表者名: Takehiko Shibata
  • 学会等名: The 7^<th> conference of Asian Societyfor mitochondrial research and Medicine and 10^<th> Japanese Society for mitochondrial research and Medicine
  • 発表場所: Fukuoka city
  • 年月日: 2010-12-16
• [学会発表] ROSで誘導される組換え依存型ミトコンドリアDNA複製 (2009)
  • 著者名/発表者名: 凌楓、堀晶子,牛栄、柴田武彦、吉田稔
  • 学会等名: 第9回日本ミトコンドリア学会年会
  • 発表場所: 東京大学医学部鉄門記念講堂
  • 年月日: 2009-12-17
• [学会発表] ミトコンドリアDNAコピー数を増加させるミトコンドリア融合 (2009)
  • 著者名/発表者名: 堀晶子、吉田稔、凌楓
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2009-12-10
• [学会発表] ROSで誘導される組換え依存型ミトコンドリアDNA複製 (2009)
  • 著者名/発表者名: 堀晶子
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2009-12-10
• [学会発表] 相同DNA組換えにおける天然変性領域の機能 (2009)
  • 著者名/発表者名: 柴田武彦
  • 学会等名: 第82回生化学会大会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 2009-10-21
• [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: 姫路
• [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、吉田稔、柴田武彦
  • 学会等名: 第8回日本ミトコンドリア学会年会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2008-12-14
• [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、堀晶子、柴田武彦、吉田稔
  • 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: 神戸
  • 年月日: 2008-12-10
• [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 (2008)
  • 著者名/発表者名: 柴田武彦、凌楓
  • 学会等名: 第26回染色体ワークショップ
  • 発表場所: 姫路
  • 年月日: 2008-01-16
• [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] 出芽酵母のミトコンドリアDNAの複製開始領域に起きる二重鎖切断導入機構 (2008)
  • 著者名/発表者名: 堀晶子
  • 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: 神戸
• [学会発表] 出芽酵母のミトコンドリアDNAの複製開始領域に起きる二重鎖切断導入機構
  • 著者名/発表者名: 堀晶子、柴田武彦、吉田稔、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)
• [備考] ホームページ等
• [産業財産権] ヘテロプラスミー細胞をホモプラスミー化する方法 (2009)
  • 発明者名: 凌楓、柴田武彦、牛栄、吉田稔、後藤雄一
  • 権利者名: 独立行政法人理化学研究所
  • 産業財産権番号: 2009-285729
  • 出願年月日: 2009-12-16