| 研究課題/領域番号 |
21K15050
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分43040:生物物理学関連
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| 研究機関 | 横浜市立大学 (2022)
東京工業大学 (2021) |
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研究代表者 |
伊藤 健太郎 横浜市立大学, 生命医科学研究科, 助教 (60837128)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 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)
2022年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2021年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | 相同組換え / DNA鎖交換 / Rad51 / Dmc1 / Swi5-Sfr1 / RecAファミリーリコンビナーゼ / DNA修復 / DNA鎖交換反応 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
相同組換えは体細胞分裂期では遺伝情報の維持、減数分裂期では遺伝的多様性に必須の生理機能で全ての生物種で保存されている。進化的に保存されたRecAリコンビナーゼによるDNA鎖交換反応はこの複雑な生命現象の中心的な反応ステップである。しかし、リコンビナーゼによる相同DNA配列の検索と相同配列間でのDNA鎖交換が起こる分子機構はいまだに不明である。そこで本研究では、クライオ電子顕微鏡を用いてRad51-3本鎖DNA反応中間体のスナップショットを撮影して、DNA鎖が交換されてヘテロ二重鎖が形成される機構の原子分解能での理解を目指す。
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| 研究成果の概要 |
相同組換えの中心的な段階であるDNA鎖交換反応は進化的に保存されたRecAファミリーリコンビナーゼによって触媒される。真核生物には恒常的に働くRad51と減数分裂特異的に働くDmc1の２つのリコンビナーゼがあり、更にこれらは様々な因子によって活性が制御されている。しかし、2つのリコンビナーゼの生化学的活性の違いや制御因子の作用機序は不明であった。本研究ではリコンビナーゼの変異体コレクションとDNA鎖交換反応のリアルタイム解析系、クライオ電子顕微鏡観察を駆使してリコンビナーゼによるDNA鎖交換反応の分子機構と制御因子の作用機序を原子分解能で理解することを試みた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
相同組換えは減数分裂時には遺伝的多様性の創出に重要な役割を果たしている。この際Rad51とDmc1はDNA鎖交換を介して相同染色体の遺伝子を撹拌する。2つのリコンビナーゼの酵素としての活性の違いやそれぞれの制御機構を理解することにより、不妊の原因解明と治療法の開発に役立つと考えられる。更に一方で体細胞分裂期では遺伝情報の維持に働き、これが機能不全に陥るとガンの原因となる。特にRad51はガンのマーカーや抗ガン剤の標的として注目されている。Rad51によるDNA鎖交換反応の分子機構を理解することは新たな抗がん剤創出に繋がり、本研究で使用したリアルタイム解析系は抗がん剤の評価にも使用可能である。
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