真核生物染色体DNAの複製開始機構

• 研究課題/領域番号: 25251005
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 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: 国立遺伝学研究所
• 研究代表者: 荒木 弘之 国立遺伝学研究所, 細胞遺伝研究系, 教授 (20151160)
• 研究分担者: 日詰 光治 国立遺伝学研究所, 細胞遺伝研究系, 助教 (10378846)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 46,800千円 (直接経費: 36,000千円、間接経費: 10,800千円); 2015年度: 11,310千円 (直接経費: 8,700千円、間接経費: 2,610千円); 2014年度: 16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円); 2013年度: 18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円)
• キーワード: DNA複製 / 細胞周期 / クロマチン / 酵母 / 染色体 / 複製開始

研究成果の概要

DNAの複製を開始するには、まず２本鎖DNAを１本鎖にほどかなければならない。真核生物では、このほどく役割をするヘリカーゼの中心となるMcm2-7が複製を開始する領域にロードされ、次にCdc45とGINSが加わることにより活性なヘリカーゼとなる。この活性化の過程に必須な働きをするSld3-Sld7複合体が、２分子のSld3が２分子のSld7により結合されたものであることを示した。そしてこの構造が、複製開始に重要な働きをすることを示唆した。また、DNAポリメラーゼεもこの過程で働くことを直接示した。さらに、クロマチン構造や細胞周期チェックポイントとDNA複製の関係を解析する楚を築いた。

研究成果

• [雑誌論文] Conserved interaction of Ctf18-RFC with DNA polymerase ε is critical for maintenance of genome stability in saccharomyces cerevisiae. (2016)
  • 著者名/発表者名: Okimoto H, Tanaka S, Araki H, Ohashi E, Tsurimoto T.
  • 雑誌名: Genes Cells. 巻: in press 号: 5 ページ: 482-491
  • DOI: 10.1111/gtc.12356
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Molecular mechanism of DNA replication. (2016)
  • 著者名/発表者名: Araki, H.
  • 雑誌名: DNA replication, recombination, and repair (eds. F. Hanaoka and K. Sugasawa) ページ: 3-22
  • DOI: 10.1007/978-4-431-55873-6_1
  • ISBN: 9784431558712, 9784431558736
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role of CDK in replication initiation (2016)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, S. and Araki, H.
  • 雑誌名: The initiation of DNA replication in eukaryotes (ed. D. Kaplan) ページ: 263-278
  • DOI: 10.1007/978-3-319-24696-3_13
  • ISBN: 9783319246949, 9783319246963
  • 査読あり
• [雑誌論文] Elucidating the DDK‐dependent step in replication initiation (2016)
  • 著者名/発表者名: Araki, H
  • 雑誌名: EMBO J 巻: 35 号: 9 ページ: 907-908
  • DOI: 10.15252/embj.201694227
• [雑誌論文] Fidelity consequences of the impaired interaction between DNA polymerase epsilon and the GINS complex (2015)
  • 著者名/発表者名: Garbacz, M., Araki, H., Flis, K., Bebenek, A., Zawada, A., Jonczyk, P., Makiela-Dzbenska, K. and Fijiakowska, I. J.
  • 雑誌名: DNA repair 巻: 29 ページ: 23-35
  • DOI: 10.1016/j.dnarep.2015.02.007
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The quaternary structure of the eukaryotic DNA replication proteins Sld7 and Sld3 (2015)
  • 著者名/発表者名: Itou, H., Shirakihara, Y. and Araki, H
  • 雑誌名: Acta Cryst. 巻: D71 号: 8 ページ: 1649-1656
  • DOI: 10.1107/s1399004715010457
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Crystal structure of the homology domain of the eukaryotic DNA replication proteins Sld3/Treslin (2014)
  • 著者名/発表者名: H.Itou, S.Muramatsu, Y.Shirakihara, H.Araki
  • 雑誌名: Structure 巻: 22 号: 9 ページ: 1341-1347
  • DOI: 10.1016/j.str.2014.07.001
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Concerted interaction between origin recognition complex (ORC), nucleosomes, and replication origin DNA ensures stable ORC-origin binding (2013)
  • 著者名/発表者名: Hizume, K., Yagura, M. and Araki, H.
  • 雑誌名: Genes Cells 巻: 18 号: 9 ページ: 764-779
  • DOI: 10.1111/gtc.12073
  • 査読あり
• [学会発表] 出芽酵母の複製開始複合体の形成機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 矢倉勝、牧野仁志穂、伊藤啓、村松佐知子、日詰光治、田中尚美、田中誠司、荒木弘之
  • 学会等名: 第３８回日本分子生物学会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-12-03
• [学会発表] 複製ヘリカーゼCMG複合体によるクロマチン鎖開裂反応 (2015)
  • 著者名/発表者名: 日詰光治、矢倉勝、遠藤静子、荒木弘之
  • 学会等名: 第３８回日本分子生物学会
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] Switch-like assembly of pre-initiation complex in the initiation of DNA replication (2015)
  • 著者名/発表者名: 大浪真由美、荒木弘之、田中誠司
  • 学会等名: 第２３回DNA複製・組換え・修復ワークショップ
  • 発表場所: 焼津
  • 年月日: 2015-10-21
• [学会発表] 複製ヘリカーゼCMG複合体によるクロマチン鎖開裂反応 (2015)
  • 著者名/発表者名: 日詰光治、遠藤静子、荒木弘之
  • 学会等名: 第２３回DNA複製・組換え・修復ワークショップ
  • 発表場所: 焼津
  • 年月日: 2015-10-21
• [学会発表] 出芽酵母の複製複合体の形成機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 牧野仁志穂、矢倉勝、伊藤啓、村松佐知子、荒木弘之
  • 学会等名: 第２３回DNA複製・組換え・修復ワークショップ
  • 発表場所: 焼津
  • 年月日: 2015-10-20
• [学会発表] Dissection of the initiation reaction of DNA replication in budding yeast (2015)
  • 著者名/発表者名: Ohnami, M., Araki, H. and Tanaka, S.
  • 学会等名: 2015 Cold Spring Harbor Meeting on "Eukaryotic DNA replication & genome maintenance"
  • 発表場所: Cold Spring Harbor, NY, USA
  • 年月日: 2015-09-03
  • 国際学会
• [学会発表] Bidirectional initiation of chromosomal DNA replication in budding yeast (2015)
  • 著者名/発表者名: Araki, H., Itou, H., Makino, N., Yagura, M., Endo, S. and Muramatsu, S.
  • 学会等名: 2015 Cold Spring Harbor Meeting on "Eukaryotic DNA replication & genome maintenance"
  • 発表場所: Cold Spring Harbor, NY, USA
  • 年月日: 2015-09-02
  • 国際学会
• [学会発表] Nucleosome on helices activity of CMG complex (2015)
  • 著者名/発表者名: Hizume, K., Endo, S. and Araki, H.
  • 学会等名: 2015 Cold Spring Harbor Meeting on "Eukaryotic DNA replication & genome maintenance"
  • 発表場所: Cold Spring Harbor, NY, USA
  • 年月日: 2015-09-02
  • 国際学会
• [学会発表] 出芽酵母染色体DNAの複製開始機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 荒木 弘之、伊藤啓、矢倉勝、村松佐知子、牧野仁志穂、日詰光治
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜（パシフィコ横浜）
  • 年月日: 2014-11-27
  • 招待講演
• [学会発表] MCM-DNA複合体の原子間力顕微鏡による可視化解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: Kohji Hizume, Hiroyuki Araki
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜（パシフィコ横浜）
  • 年月日: 2014-11-25
• [学会発表] Molecular mechanism that ensures bidirectional initiation of chromosomal DNA replication in budding yeast (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Araki, Masaru Yagura, Nishiho Makino, Shizuko Endo, Kei Itou, Sachiko Muramatsu, Yoshimi Tanaka, Kohji Hizume, Seiji Tanaka
  • 学会等名: The 9th 3R Symposium (International Symposium on DNA Replication, Recombination and Repair)
  • 発表場所: 御殿場（御殿場高原ホテル）
  • 年月日: 2014-11-21
  • 招待講演
• [学会発表] Nucleosome on helicase activity of CMG complex (2014)
  • 著者名/発表者名: Kohji Hizume, Masaru Yagura, Shizuko Endo, and Hiroyuki Araki
  • 学会等名: The 9th 3R Symposium (International Symposium on DNA Replication, Recombination and Repair)
  • 発表場所: 御殿場（御殿場高原ホテル）
  • 年月日: 2014-11-18
• [学会発表] The cell cycle regulated initiation mechanism of chromosomal DNA replication in budding yeast (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Araki
  • 学会等名: 国際生化学・分子生物学会
  • 発表場所: 台北、台湾
  • 年月日: 2014-10-23
  • 招待講演
• [学会発表] Connection between the initiation of DNA replication and structural change of chromatin (2014)
  • 著者名/発表者名: Tanaka S., Araki H.
  • 学会等名: 新学術「ゲノム普遍的制御」国際シンポジウム
  • 発表場所: 京都
• [学会発表] Establishment of replication forks at origins (2013)
  • 著者名/発表者名: Araki, H.
  • 学会等名: ゲノム不安定性・進化・ヒトの疾病会議
  • 発表場所: サンクトペテルブルグ、ロシア
  • 招待講演
• [学会発表] Formation of active replicative helicase in budding yeast (2013)
  • 著者名/発表者名: Araki H., Yagura M., Makino N., Tanaka Y., Itou H., Hizume K., and Tanaka S.
  • 学会等名: 2013 Cold Spring Harbor Laboratory Meeting on EUKARYOTIC DNA REPLICATION & GENOME MAINTENANCE
  • 発表場所: Cold Spring Harbor, NY（USA）
  • 招待講演
• [学会発表] Dpb11/TopBP1-GINS interaction is required for efficient initiation of DNA replication (2013)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, S., Komeda,Y., Umemori,T., Kubota,Y., Takisawa,H., and Araki,H.
  • 学会等名: 2013 Cold Spring Harbor Laboratory Meeting on EUKARYOTIC DNA REPLICATION & GENOME MAINTENANCE
  • 発表場所: Cold Spring Harbor, NY（USA）
• [学会発表] In vitro study of the initiation of chromosomal DNA replication in budding yeast (2013)
  • 著者名/発表者名: Yagura, M. Araki H.
  • 学会等名: 2013 Cold Spring Harbor Laboratory Meeting on EUKARYOTIC DNA REPLICATION & GENOME MAINTENANCE
  • 発表場所: Cold Spring Harbor, NY（USA）
• [学会発表] Molecular mechanism of initiation of chromosomal DNA replication in eukaryotic cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Araki H., Makino N., Yagura M., Tanaka Y., Hizume K., and Tanaka S.
  • 学会等名: 日本遺伝学会第85回大会
  • 発表場所: 横浜
  • 招待講演
• [学会発表] ORCの複製開始点特異的な結合に寄与するORC/nucleosome/複製開始点DNA間の協調的相互作用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 日詰光治、矢倉勝、荒木弘之
  • 学会等名: DNA複製・組換え・修復ワークショップ
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] 試験管内反応系を用いた真核生物染色体DNA複製開始機構の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 矢倉勝、 田中尚美、 柳沢好美 、荒木弘之
  • 学会等名: DNA複製・組換え・修復ワークショップ
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] クロマチンファイバー上でのDNA複製のライセンシング：原子間力顕微鏡による可視化解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 日詰光治、矢倉勝、荒木弘之
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸
• [学会発表] DNA複製開始制御とクロマチン構造変換の接点 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田中 誠司、大浪 真由美、荒木弘之
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸
• [学会発表] In vitro study of the initiation of chromosomal DNA replication in budding yeast (2013)
  • 著者名/発表者名: Yagura, M. Araki H.
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸
• [学会発表] 真核生物DNA複製の開始制御におけるクロマチン上への複製開始因子集合の観察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 日詰光治、矢倉勝、荒木弘之
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会 走査型プローブ顕微鏡分科会
  • 発表場所: 新潟県南魚沼郡
• [図書] DNA replication (2013)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, S. and Araki, H.
  • 総ページ数: 561
  • 出版者: Cold Spring Harbor Press
• [備考]
  • URL: http://www.nig.ac.jp/Research-Highlights/1468/1552.html
• [備考] Araki Lab.
  • URL: http://www.nig.ac.jp/labs/MicGen/index.html
• [備考] DNA複製のスタート地点の決定における、クロマチンの役割
  • URL: http://www.nig.ac.jp/Research-Highlights/1170/1270.html