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化学修飾を利用した二本鎖切断によるクロマチンの動的変化解析

研究課題

研究課題/領域番号 21K14751
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分37030:ケミカルバイオロジー関連
研究機関名古屋大学

研究代表者

橋谷 文貴  名古屋大学, 物質科学国際研究センター, 助教 (30846423)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワードDNA光切断 / DNA二本鎖切断 / ニトロベンジル光保護基 / ヌクレオソーム / クロマチンリモデリング / 2’-Se nucleotide / 2'-Se nucleotide / H2A.X / Bromouracil / Chromatin dynamics / Photoreaction / Modified histone / DNA lesion
研究開始時の研究の概要

真核生物の染色体において二本鎖切断のマーカーとして挿入されるH2AXの詳細な挙動をin vitro実験にて解析する。H2AXの挙動は細胞実験から得られたものであり損傷部位への挿入メカニズムについては不明な点が多い。本研究では化学修飾を利用することで、光照射によって切断されるDNA、および挿入の検出が可能なヒストンを開発する。核抽出液存在下これらを用いてヌクレオソームを形成し、DNA光切断後のH2AXの挿入および除去を観察することでDNA損傷部位に対するH2AXの挙動とその責任タンパク質について詳しい知見を得る。

研究成果の概要

本研究は光照射によりヌクレオソーム上のDNAに二本鎖切断を誘導し、その挙動の確認を試みるものである。二本鎖切断は致命的なDNA損傷の一つであり細胞内でこれが起こった場合、直ちにDNA複製が停止し修復系が働くことが知られている。本研究ではこれについて詳細に調べるため、独自に開発した光切断修飾DNAを用いて任意のタイミングでDNA二本鎖切断を起こし修復の様子を観察した。2’位にセレノ基とニトロベンジル基修飾を施すことで光切断DNAの合成を達成し、細胞内における鎖切断を確認した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

DNA二本鎖切断は最も致命的なDNA損傷であり細胞死や発癌につながることが知られている。二本鎖切断が起こると周辺にヒストンバリアントであるH2A.Xがリン酸化されたγH2A.Xがマーカーとして集積することはわかっているものの、詳しい集積メカニズムは不明である。詳細な研究を行うためには任意のタイミングで二本鎖切断を起こせるin vitro実験系の構築が求められており、本研究では化学修飾DNAを用いることでこれを達成した。また細胞をもちいたin vivoにおいても光切断の導入が可能でありDNA安定性、修復系の検討に応用可能な技術であると言える。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] A novel method for locating nucleosomes by exploiting 5-bromouracil, pyrene-modified histone, and photoirradiation2021

    • 著者名/発表者名
      Fumitaka Hahsiya, Hiroshi Sugiyama
    • 雑誌名

      Photomedicine and photobiology

      巻: 42 ページ: 13-16

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Antisense Oligonucleotide Modified with Disulfide Units Induces Efficient Exon Skipping in mdx Myotubes through Enhanced Membrane Permeability and Nucleus Internalization2021

    • 著者名/発表者名
      Haruka Hiraoka, Zhaoma Shu, Bao Tri Le, Keiko Masuda, Kosuke Nakamoto, Lyu Fangjie, Naoko Abe, Fumitaka Hashiya, Yasuaki Kimura, Yoshihiro Shimizu, Rakesh N Veedu, Hiroshi Abe
    • 雑誌名

      ChemBioChem

      巻: 22(24) 号: 24 ページ: 3437-3442

    • DOI

      10.1002/cbic.202100413

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Completely Chemically Synthesized Long DNA Can be Transcribed in Human Cells2021

    • 著者名/発表者名
      Yamaoka Kazuki、Oikawa Ryota、Abe Naoko、Nakamoto Kosuke、Tomoike Fumiaki、Hashiya Fumitaka、Kimura Yasuaki、Abe Hiroshi
    • 雑誌名

      ChemBioChem

      巻: 22 号: 23 ページ: 3273-3276

    • DOI

      10.1002/cbic.202100312

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Variety of nucleotide polymerase mutants aiming to synthesize modified RNA2021

    • 著者名/発表者名
      Sana Ohashi, Fumitaka Hashiya, Hiroshi Abe
    • 雑誌名

      ChemBioChem

      巻: 22 号: 14 ページ: 2398-2406

    • DOI

      10.1002/cbic.202100004

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 長鎖DNAの細胞内ビルドアップを志向したポスト切断PCRプライマー2022

    • 著者名/発表者名
      平岡陽花、村瀬裕貴、阿部奈保子、吉田祐希、橋谷文貴、阿部洋
    • 学会等名
      「細胞を創る」研究会15.0
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 長鎖DNAの細胞内ビルドアップを志向した、細胞内光切断が可能なポスト切断PCRプライマーの開発2022

    • 著者名/発表者名
      平岡陽花、村瀬裕貴、阿部奈保子、吉田祐希、橋谷文貴、阿部洋
    • 学会等名
      第45回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 化学修飾プライマーを用いた任意の接着末端作成と長鎖DNAの連結2022

    • 著者名/発表者名
      橋谷 文貴・恩田 馨・野村 浩平・Gao Yiuno・村瀬 裕貴・中本 航介・稲垣 雅仁・平岡 陽花・阿部 奈保子・木村 康明・岡 夏央・寺井 悟朗・浅井 潔・阿部 洋
    • 学会等名
      第45回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 化学修飾プライマーを活用した高効率で精密な長鎖DNAアセンブリ―法の開発2021

    • 著者名/発表者名
      橋谷文貴・恩田馨・野村浩平・GaoYiuno・村瀬裕貴・中本航介・稲垣雅仁・平岡陽花・阿部奈保子・木村康明・阿部洋
    • 学会等名
      第15回ケミカルバイオロジー学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 化学修飾プライマーを活用した高効率で精密な長鎖DNAアセンブリ―法の開発2021

    • 著者名/発表者名
      橋谷文貴・恩田馨・野村浩平・GaoYiuno・村瀬裕貴・中本航介・稲垣雅仁・平岡陽花・阿部奈保子・木村康明・阿部洋
    • 学会等名
      日本核酸医薬学会第6年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Chemically modified PCR primer aiming accurate and efficient DNA assembly2021

    • 著者名/発表者名
      Fumitaka Hashiya, Kaoru Onda, Kohei Nomura, Gao Yiuno, Hirotaka Murase, Kosuke Nakamoto, Masahito Inagaki, Haruka Hiraoka, Naoko Abe, Yasuaki Kimura, Natsuhisa Oka, Goro Terai, Kiyoshi Asai, Hiroshi Abe
    • 学会等名
      「細胞を創る」研究会14.0
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Chemically modified PCR primer aiming accurate and efficient DNA assembly2021

    • 著者名/発表者名
      Fumitaka Hashiya, Kaoru Onda, Kohei Nomura, Gao Yiuno, Hirotaka Murase, Kosuke Nakamoto, Masahito Inagaki, Haruka Hiraoka, Naoko Abe, Yasuaki Kimura, Natsuhisa Oka, Goro Terai, Kiyoshi Asai, Hiroshi Abe
    • 学会等名
      ISNAC2021 第48回国際化学シンポジウム日本核酸化学会第5回年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高精度かつ高効率なDNA連結を実現する光保護化学修飾プライマー2021

    • 著者名/発表者名
      橋谷 文貴・恩田 馨・野村 浩平・Gao Yiuno・村瀬 裕貴・中本 航介・稲垣 雅仁・平岡 陽花・阿部 奈保子・木村 康明・岡 夏央・寺井 悟朗・浅井 潔・阿部 洋
    • 学会等名
      日本化学会第102春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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