ヒト細胞の遺伝子のノツクアウトの高効率化への挑戦的研究

• 研究課題/領域番号: 21657042
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 分子生物学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 関 政幸 東北大学, 大学院・薬学研究科, 准教授 (70202140)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 3,100千円 (直接経費: 3,100千円); 2010年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円); 2009年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
• キーワード: クロマチン / ヒストン / 相同組換え / DNA修復 / CAF-1 / 出牙酵母 / アセチル化 / ヌクレオソーム / Swr1 / ヒストンバリアントH2A.Z / 出芽酵母

研究概要

真核細胞のDNAは、H2A-H2B二量体とひとつのヒストン(H3-H4)_2四量体からなるヒストン八量体に巻き付き、ヌクレオソーム構造をとる。ヌクレオソーム構造は相同組換え反応を含めた様々なDNA介在反応を負に制御している。従って、相同組換えを利用した遺伝子のノックアウトの高率化において、組換え反応時のヌクレオソームの制御機構を理解し、その原理をノックアウトの高率化に応用することは重要である。申請者は、昨年度の実績としてヒストンのアミノ酸を個々にアラニンに置換した酵母の点突然変異株ライブラリー439株の解析を行ない、相同組換えに欠損がありそうな90株のMMS感受性点変異株を同定していた(Genes Cells 14,1271-1330,2009)。この中から、MMS感受性を示す、H3-K56A変異株に焦点あてた。H3-K56はアセチル化(H3-K56-Ac)されることが知られていたが、本研究でH3-K56-Acに依存して、相同組換えの一種である姉妹染色分体間の組換え(SCR)が起ることをはじめて見いだした(GEnes Cells 15,945-958,2010)。興味深いことに、DNAヘリカーゼSgslの欠損あるいはヒストンシャペロンCAF-1の欠損により、それぞれSCRが野生株に比べて亢進することを見いだした。さらにCAF-1とSgslの同時欠損酵母細胞ではSCRが相乗的に頻発した。これは、ヒト細胞でCAF-1とSgslの相同遺伝子を同時に低下させることで、ヒト細胞に高効率のノックアウトを実現できる可能性を示したものといえる。

研究成果

• [雑誌論文] Oncogenicity of L-type amino-acid transporter 1 (LAT1) revealed by targeted gene disruption in chicken DT40 cells: LAT1 is a promising molecular target for human cancer therapy. (2011)
  • 著者名/発表者名: Ohkawa, M., Ohno, Y., Masuko, K., Takeuchi, A., Suda, K., Kubo, A., Kawahara, R., Okazaki, S., Tanaka, T.,Saya, H., Seki, M., Enomoto, T., Yagi, H., Hashimo Y., Masuko, T.
  • 雑誌名: Biochem Biophys.Res.Commun. 巻: 406 ページ: 649-655
  • 査読あり
• [雑誌論文] The N-terminal region of RECQL4 lacking the helicase domain is both essential and sufficient for the viability of vertebrate cells. (2011)
  • 著者名/発表者名: Abe, T., Yoshimura, A., Hosono, Y., Tada, S., Seki, M., Enomoto, T.
  • 雑誌名: BiochinL Biophys.Acta 巻: 1813 ページ: 473-479
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biphasic chromatin binding of histone chaperone FACT during eukaryotic chromatin DNA replication. (2011)
  • 著者名/発表者名: Kundu, L.R., Seki, M..Watanabe, N., Murofushi, H., Furukohri, A., Waga, S., Score, A.J., Blow, J.J., Horikoshi, M., Enomoto, T., Tada, S.
  • 雑誌名: Biochim.Biophys.Acta 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] SOD1 is essential for the viability of DT40 cells and nuclear SOD1 functions as a guardian of genomic DNA. (2010)
  • 著者名/発表者名: Inoue.E., Tano, K., Yoshii, H., Nakamura, J., Tada, S., Watanabe, M., Seki, M., Enomoto, T.
  • 雑誌名: J.Nucleic Acid 巻: pii:795946
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chromatin dynamics mediated by histone modifiers and histone rones in post-replicative recombination. (2010)
  • 著者名/発表者名: Endo, H., Kawashima, S., Sato L., Lai, M.S., Enomoto, T., Seki, M., Horikoshi, M
  • 雑誌名: Genes Cells 巻: 15 ページ: 945-958
  • 査読あり
• [雑誌論文] Deregulated Cdc6 inhibits DNA replication and suppresses Cdc7-mediated phosphorylation of Mcm2-7 complex. (2010)
  • 著者名/発表者名: Kundu, L.R., Kumata, Y., Kakusho, N., Watanabe, S., Furukohri, A., Waga, S., Seki, M., Masai, H., Enomoto, T..Tada S.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 巻: 38 ページ: 5409-5418
  • 査読あり
• [雑誌論文] Global analysis of mutual interaction surfaces of nucleosomes with comprehensive point mutants (2009)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto, M., Noguchi, S., Kawashima, S., Okada, Y., Enomoto, T., Seki, M., Horikoshi, M.
  • 雑誌名: Genes Cells 14 ページ: 1271-1330
  • 査読あり
• [雑誌論文] Physical and functional interaction between WRNIP1 and RAD18. (2009)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura, A., Seki, M., Kanamori, M., Tateishi, S., Tsurimoto, T., Tada, S., Enomoto, T.
  • 雑誌名: Genes Genet.System 84 ページ: 171-178
  • NAID: 10024791852
  • 査読あり
• [雑誌論文] Accumulation of sumoylated Rad52 in checkpoint mutants perturbed in DNA replication. (2009)
  • 著者名/発表者名: Ohuchi, T., Seki, M., Kugou, K., Tada, S., Ohta, K., Enomoto, T.
  • 雑誌名: DNA Repair 8 ページ: 690-696
  • 査読あり
• [雑誌論文] Generation and characterization of cells that can be conditionally depleted of mitochondrial SOD2. (2009)
  • 著者名/発表者名: Takada, S., Inoue, E., Tano, K., Yoshii, H., Abe, T., Yoshimura, A., Akita, M., Tada, S., Watanabe, M., Seki, M., Enomoto, T.
  • 雑誌名: Biochem.Biophys.Res.Commun. 379 ページ: 233-238
  • 査読あり
• [雑誌論文] Repression of nascent strand elongation by deregulated Cdtl during DNA replication in Xenopus egg extracts. (2009)
  • 著者名/発表者名: Tsuyama, T., Watanabe, S., Aoki, A., Cho, Y., Seki, M., Enomoto, T., Tada, S.
  • 雑誌名: Mol.Biol.Cell 20 ページ: 937-947
  • 査読あり
• [学会発表] The nucleosome entry site regulates H3-K36me3 through the association of RNA polymerase I1 and Set2 on chromatin (2010)
  • 著者名/発表者名: Hirohito Endo, Satoshi Kawashima.Tomonori Mitsuki, Takemi Enornoto, Masayuki Seki, Masami Horikoshi
  • 学会等名: BMB2010(第33回分子生物会年会;第83回生化学会大会)
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 2010-12-09
• [学会発表] Mechanistic models on eukaryotic gene regulation (2010)
  • 著者名/発表者名: Yohei Hayashi, Lui Sato, Satoshi Kawashima, Yusuke Akai, Naruhiko Adachi, Ryo Natsume, Toshiya Senda, Masami Horikoshi
  • 学会等名: BMB2010(第33回分子生物会年会;第83回生化学会大会)
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 2010-12-09
• [学会発表] In vivo analysis of histone variant exchange with H"B-H2A and H"B-Htz]fusion proteins (2010)
  • 著者名/発表者名: Yu Nakabayashi, Lui Sato, Satoshi Kawashima, Gaku Ueno, Masayuki Seki, Masami Horikoshi
  • 学会等名: BMB2010(第33回分子生物会年会;第83回生化学会大会)
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 2010-12-09
• [学会発表] The N-terminal region of RECQL4 lacking the helicase domain in both essential and sufficient for the viability of vertebrate cells. (2010)
  • 著者名/発表者名: 吉村明、阿部拓也、多田周右、関政幸、榎本武美
  • 学会等名: BMB2010(第33回分子生物会年会;第83回生化学会大会)
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 2010-12-08
• [学会発表] SOD1枯渇細胞とPRDX1枯渇細胞の抗酸化剤に対する挙動の違い (2010)
  • 著者名/発表者名: 樋口優人、井上絵里、田野恵三、吉村明、渡邉正巳、榎本武美、関政幸
  • 学会等名: BMB2010(第33回分子生物会年会;第83回生化学会大会)
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 2010-12-08
• [学会発表] Biphasic chromatin binding of histone chaperone FACT during eukaryotic chromatin DNA replication (2010)
  • 著者名/発表者名: Lena R.Kundu, Masavuki Seki, Nanae Watanabe, Hiromu Murofushi, Asako Furukohri, Shou Waga, Alan J.Score, Julian J.Blow, Masami Horikoshi, Takemi Enomoto, Shusuke Tada
  • 学会等名: BMB2010(第33回分子生物会年会;第83回生化学会大会)
  • 発表場所: 神戸ポートアイラシド
  • 年月日: 2010-12-07
• [学会発表] DNAヘリカーゼRECQL5のDNA組換え、修復における機能の解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 細野嘉史、阿部拓也、石合正道、多田周右、武田俊一、高田穣、関政幸、榎本武美
  • 学会等名: BMB2010(第33回分子生物会年会;第83回生化学会大会)
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 2010-12-07
• [学会発表] ヒストンから迫るDNA介在反応制御機構 (2010)
  • 著者名/発表者名: 関政幸
  • 学会等名: BMB2010(第33回分子生物会年会;第83回生化学会大会)
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 2010-12-07
• [学会発表] Analysis of novel histone chaperone Cdc45 interacting with histone H3-H4 (2010)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Ohsumi, Takanori Hirano, Satoshi Kawashima, Gaku Ueno, Hiriki Kurihara, Takemi Enomoto, Masami Horikoshi, Masayuki Seki
  • 学会等名: BMB2010(第33回分子生物会年会;第83回生化学会大会)
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 2010-12-07
• [学会発表] ヒストンシャペロンFACTは複製フォークの進行を促す (2010)
  • 著者名/発表者名: 江戸崇人、阿部拓也、細野嘉史、多田周右、堀越正美、榎本武美、関政幸
  • 学会等名: 第49回日本薬学会東北支部大会
  • 発表場所: 奥羽大学薬学部
  • 年月日: 2010-10-24
• [学会発表] Acetylation of histone H3-K56 regulates homologous recombination (2009)
  • 著者名/発表者名: 遠藤博人、関政幸、川嶋聡、佐藤塁、榎本武美、堀越正美
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(横浜)
  • 年月日: 2009-12-11
• [学会発表] A mutant protein of histone chaperone CIA/Asf1 defective in disrupting histone(H3-H4)_2 tetramer accelerates rate of DNA replication (2009)
  • 著者名/発表者名: 大隅達也、石川勝幸、多田周右、夏目亮、Lena R.Kundu、野崎直仁、千田俊哉、榎本武美、堀越正美、関政幸
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(横浜)
  • 年月日: 2009-12-11
• [学会発表] Analysis of DNA replication repression by excess Cdt1 (2009)
  • 著者名/発表者名: 牛田磨理、津山崇、渡辺沙里、青木彩子、関政幸、榎本武美、多田周右
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(横浜)
  • 年月日: 2009-12-10
• [学会発表] Nuclear superoxide may trigger spontaneous sister chromatid exchanges(招待講演) (2009)
  • 著者名/発表者名: Eri Inoue, Keizo Tano, Hanako Yoshii, Syunya Takada, Akari Yoshimura, Nawata Hisakatsu, Jun Nakamura, 多田周右, Masami Watanabe, 関政幸, 榎本武美
  • 学会等名: 第32回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(横浜)
  • 年月日: 2009-12-09
• [学会発表] 親鎖ヌクレオソーム中のヒストン成分の娘鎖への分配機構解明に向けて(招待講演) (2009)
  • 著者名/発表者名: 石川勝幸、大隅達也、阿部拓也、夏目亮、多田周右、千田俊哉、榎本武美、堀越正美、関政幸
  • 学会等名: 第48回日本薬学会東北支部大会
  • 発表場所: ポートアイランド(神戸)
  • 年月日: 2009-10-23
• [学会発表] DNA複製に必須なCdc45の新規機能の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 大隅達也、石川勝幸、多田周右、榎本武美、堀越正美、関政幸
  • 学会等名: 第48回日本薬学会東北支部大会
  • 発表場所: 東北薬科大学(仙台)
  • 年月日: 2009-10-18
• [学会発表] 染色体分配におけるヒストンの機能的役割とクロマチン制御機構の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 川嶋聡、佐野徳彦、松原和子、榎本武美、田中耕三、関政幸、堀越正美
  • 学会等名: 第6回 東北大学バイオサイエンスシンポジウム
  • 発表場所: 仙台国際センター(仙台)
  • 年月日: 2009-06-16