コヒーシンが染色体接着と二重鎖切断修復に機能する機構の試験管内再構成による解析

• 研究課題/領域番号: 25711022
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 遺伝・染色体動態
• 研究機関: 九州大学 (2016); 大阪大学 (2013-2015)
• 研究代表者: 高橋 達郎 九州大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (50452420)
• 研究協力者: 東 寅彦 ; 河添 好孝 ; 山口 陽子 ; 照井 利輝 ; 林 冴 ; 粥川 太貴 ; 織田 里美
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 26,260千円 (直接経費: 20,200千円、間接経費: 6,060千円); 2016年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円); 2015年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円); 2014年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円); 2013年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
• キーワード: DNA複製 / 染色体接着 / 相同組換え / 二重鎖切断 / ツメガエル卵抽出液 / コヒーシン / アセチル化 / 姉妹染色体接着 / DNA二重鎖切断 / DNA損傷修復 / ツメガエル / 染色体分配 / DNA修復 / 無細胞系

研究成果の概要

コヒーシンによる姉妹染色体接着は正確な染色体分配と二重鎖切断修復に重要である。しかし、染色体接着がDNA複製と協調して起こるしくみや、コヒーシンが二重鎖切断修復に機能するしくみはよくわかっていなかった。本研究では、これらの反応の理解を目的に、ツメガエル卵抽出液、および精製タンパク質を用いた試験管内解析を行い、染色体接着の中心因子であるコヒーシンアセチル基転移酵素XEco2と複数のDNA複製因子との機能関係を明らかにした。さらに、DNA複製後、片方の姉妹鎖に二重鎖切断を導入する実験系を構築し、コヒーシンの修復への関与を解析した。本研究から、染色体接着とDNA複製の新たな接点が明らかになった。

研究成果

• [雑誌論文] MutSα maintains the mismatch repair capability by inhibiting PCNA unloading (2016)
  • 著者名/発表者名: Kawasoe, Y., Tsurimoto, T., Nakagawa, T., Masukata, H., Takahashi, TS.
  • 雑誌名: eLIFE 巻: 12;5
  • DOI: 10.7554/elife.15155
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] PCNA Retention on DNA into G2/M Phase Causes Genome Instability in Cells Lacking Elg1 (2016)
  • 著者名/発表者名: Catherine Johnson, Vamsi K. Gali, Tatsuro S. Takahashi, Takashi Kubota
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 16 号: 3 ページ: 684-695
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2016.06.030
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Reconstitution of mitotic chromatids with a minimum set of purified factors (2015)
  • 著者名/発表者名: Keishi Shintomi, Tatsuro S. Takahashi, and Tatsuya Hirano
  • 雑誌名: Nature Cell Biology 巻: 17 号: 8 ページ: 1014-1023
  • DOI: 10.1038/ncb3187
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] RecQ4 promotes the conversion of the pre-initiation complex at a site-specific origin for DNA unwinding in Xenopus egg extracts (2015)
  • 著者名/発表者名: Sanuki, Kubota, Kanemaki MT, Takahashi TS, Mimura S, Takisawa H
  • 雑誌名: Cell Cycle 巻: 14-7 号: 7 ページ: 1010-23
  • DOI: 10.1080/15384101.2015.1007003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thymine DNA glycosylase is a CRL4Cdt2 substrate. (2014)
  • 著者名/発表者名: Slenn TJ, Morris B, Havens CG, Freeman RM Jr, Takahashi TS, Walter JC.
  • 雑誌名: The Journal of Biological Chemistry 巻: 289 号: 33 ページ: 23043-55
  • DOI: 10.1074/jbc.m114.574194
  • 査読あり
• [雑誌論文] MutS stimulates the endonuclease activity of MutL in an ATP-hydrolysis-dependent manner. (2013)
  • 著者名/発表者名: Shimada, A., Kawasoe, Y., Hata, Y., Takahashi, T.S., Masui, R., Kuramitsu, S., Fukui, K.
  • 雑誌名: FEBS Journal 巻: 280 (14) 号: 14 ページ: 3467-3479
  • DOI: 10.1111/febs.12344
  • 査読あり
• [学会発表] ミスマッチ修復依存的なヘテロ二重鎖解消反応の試験管内解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高橋達郎
  • 学会等名: 第34回染色体ワークショップ・第15回核ダイナミクス研究会
  • 発表場所: 千葉県木更津市
  • 年月日: 2017-01-11
• [学会発表] In vitro analysis of interplay between chromatin replication, homology-directed repair, and mismatch repair (2016)
  • 著者名/発表者名: 高橋達郎
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神奈川県横浜市
  • 年月日: 2016-11-30
  • 招待講演
• [学会発表] Interplay between DNA synthesis, chromatin assembly, and mismatch repair (2016)
  • 著者名/発表者名: 高橋達郎
  • 学会等名: The 10th 3R symposium
  • 発表場所: 島根県松江市
  • 年月日: 2016-11-13
  • 国際学会
• [学会発表] Chromatin remodeling facilitates eukaryotic mismatch repair by promoting the displacement of nucleosomes around mismatches (2016)
  • 著者名/発表者名: 高橋達郎
  • 学会等名: At the Intersection of DNA Replication and Genome Maintenance: from Mechanisms to Therapy
  • 発表場所: Trieste, Italy
  • 年月日: 2016-06-27
  • 国際学会
• [学会発表] コヒーシンが複製後のDSB修復に機能する機構の新規試験管内系による解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 粥川太貴
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会 第88回日本生化学会 合同年会
  • 発表場所: 兵庫県神戸市 神戸国際会議場
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] MutSα⁄β依存的にDNAに呼び込まれる新規ミスマッチ修復関連因子 (2015)
  • 著者名/発表者名: 織田里美
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会 第88回日本生化学会 合同年会
  • 発表場所: 兵庫県神戸市 神戸国際会議場
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] DNA複製とミスマッチ修復の機能的相関 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高橋達郎
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会 第88回日本生化学会 合同年会
  • 発表場所: 兵庫県神戸市 神戸国際会議場
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] XEco2はMcm2-7と相互作用しDNA複製に依存したSororin染色体結合反応に機能する (2015)
  • 著者名/発表者名: 高橋達郎
  • 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: 静岡県焼津市 焼津グランドホテル
  • 年月日: 2015-10-19
• [学会発表] ミスマッチ修復因子MutSαは PCNAのDNAからの解離を阻害して修復の鎖特異性を保持する (2015)
  • 著者名/発表者名: 河添好孝
  • 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: 静岡県焼津市 焼津グランドホテル
  • 年月日: 2015-10-19
• [学会発表] 染色体複製と協調して機能する遺伝情報維持機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高橋達郎
  • 学会等名: 国立遺伝学研究所・研究集会「染色体DNAの安定維持の分子メカニズム」
  • 発表場所: 静岡県三島市 国立遺伝学研究所
  • 年月日: 2015-10-01
  • 招待講演
• [学会発表] The mechanism of the MutSα-dependent strand memory reaction in Xenopus egg extract (2015)
  • 著者名/発表者名: 高橋達郎
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Laboratory Meeting "Eukaryotic DNA replication & Genome Maintenance"
  • 発表場所: Cold Spring Harbor, NY, USA
  • 年月日: 2015-09-01
  • 国際学会
• [学会発表] クロマチン複製とDNAミスマッチ修復の機能的相関 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高橋達郎
  • 学会等名: 第9回日本エピジェネティクス研究会年会
  • 発表場所: 東京一ツ橋学術総合センター
  • 年月日: 2015-05-25
  • 招待講演
• [学会発表] PCNAとXEco2はDNA複製と協調したSororin染色体結合反応に機能する (2014)
  • 著者名/発表者名: 高橋 達郎
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神奈川県横浜市 パシフィコ横浜
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
  • 招待講演
• [学会発表] スマッチ修復因子MutSαはPCNAのDNAからの解離を阻害することで新生鎖の記憶を保持する (2014)
  • 著者名/発表者名: 河添 好孝
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神奈川県横浜市 パシフィコ横浜
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [学会発表] MutSα依存的なミスマッチ塩基対周辺のヌクレオソーム排除反応 (2014)
  • 著者名/発表者名: 照井 利輝
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神奈川県横浜市 パシフィコ横浜
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [学会発表] MutSα-dependent exclusion of nucleosomes from mismatch sites in Xenopus egg extracts (2014)
  • 著者名/発表者名: 高橋 達郎
  • 学会等名: The 9th 3R Symposium
  • 発表場所: 静岡県御殿場市 ホテル時之栖
  • 年月日: 2014-11-17 – 2014-11-21
• [学会発表] PCNA and XEco2 couple chromatin loading of Sororin to DNA replication in Xenopus egg extracts (2014)
  • 著者名/発表者名: 東 寅彦
  • 学会等名: The 9th 3R Symposium
  • 発表場所: 静岡県御殿場市 ホテル時之栖
  • 年月日: 2014-11-17 – 2014-11-21
• [学会発表] MutSα prevents dissociation of PCNA from DNA to keep strand information for eukaryotic mismatch repair (2014)
  • 著者名/発表者名: 河添 好孝
  • 学会等名: The 9th 3R Symposium
  • 発表場所: 静岡県御殿場市 ホテル時之栖
  • 年月日: 2014-11-17 – 2014-11-21
• [学会発表] MutSα prevents PCNA unloading to keep strand information for eukaryotic mismatch repair (2014)
  • 著者名/発表者名: 高橋 達郎
  • 学会等名: 国立遺伝学研究所・研究集会「染色体 DNA の安定維持の分子メカニズム」
  • 発表場所: 静岡県三島市 国立遺伝学研究所
  • 年月日: 2014-11-06 – 2014-11-07
  • 招待講演
• [学会発表] MutSα prevents dissociation of PCNA from DNA to keep strand information for eukaryotic mismatch repair (2014)
  • 著者名/発表者名: 高橋 達郎
  • 学会等名: The 5th US-Japan DNA repair meeting
  • 発表場所: 徳島県鳴門市 グランドエクシブ鳴門
  • 年月日: 2014-10-28 – 2014-10-31
• [学会発表] ミスマッチ修復とクロマチン複製のカップリング (2014)
  • 著者名/発表者名: 高橋 達郎
  • 学会等名: 蛋白研セミナー 『染色体伝承の分子背景：複製から染色体分離まで』
  • 発表場所: 大阪府吹田市 大阪大学蛋白質研究所 1 階講堂
  • 年月日: 2014-09-25 – 2014-09-26
  • 招待講演
• [学会発表] 真核生物ミスマッチ修復機構とクロマチン動態、DNA損傷応答機構のクロストーク (2014)
  • 著者名/発表者名: 高橋達郎
  • 学会等名: 平成25年度「がん研究分野の特性等を踏まえた支援活動」 公開シンポジウム
  • 発表場所: 東京都千代田区 学術総合センター
  • 招待講演
• [学会発表] MutSα-dependent eviction of nucleosomes around mismatch sites in Xenopus egg extracts (2014)
  • 著者名/発表者名: Tatsuro Takahashi, Riki Terui, Kanae Taki, Koji Nagao, Takuro Nakagawa, Uimiko Kubota, Haruhiko Takisawa, Chikashi Obuse, Hisao Masukata
  • 学会等名: International Conference: Replication, repair, and transcription; coupling mechanisms and chromatin dynamics for genome integrity
  • 発表場所: 京都市左京区 京都大学 時計台100周年記念ホール
• [学会発表] Evidence that DNA-loaded PCNA acts as the strand marker for eukaryotic mismatch repair (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshitaka Kawasoe, Toshiki Tsurimoto,Takuro Nakagawa, Hisao Masukata, Tatsuro Takahashi
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Laboratory Meeting "Eukaryotic DNA replication & Genome Maintenance"
  • 発表場所: Cold Spring Harbor, NY
• [学会発表] MutSα-dependent eviction of nucleosomes around mismatch sites in Xenopus egg extracts (2013)
  • 著者名/発表者名: Riki Terui, Kanae Taki, Torahiko Higashi, Takuro Nakagawa, Hisao Masukata, Tatsuro Takahashi
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Laboratory Meeting "Eukaryotic DNA replication & Genome Maintenance"
  • 発表場所: Cold Spring Harbor, NY
• [学会発表] Essential roles of the N-terminal region of XEco2 acetyltransferase for cohesion establishment in Xenopus egg extracts (2013)
  • 著者名/発表者名: Torahiko Higashi, Takuro Nakagawa, Hisao Masukata, Tatsuro Takahashi
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Laboratory Meeting "Eukaryotic DNA replication & Genome Maintenance"
  • 発表場所: Cold Spring Harbor, NY
• [学会発表] MutSα-dependent eviction of nucleosomes around mismatch sites in Xenopus egg extracts (2013)
  • 著者名/発表者名: Tatsuro Takahashi, Riki Terui, Kanae Taki, Koji Nagao, Takuro Nakagawa, Uimiko Kubota, Haruhiko Takisawa, Chikashi Obuse, Hisao Masukata
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 兵庫県神戸市 神戸国際会議場
  • 招待講演
• [学会発表] ミスマッチ周辺でのMutS依存的ヌクレオソーム除去反応に関わる因子の探索 (2013)
  • 著者名/発表者名: Riki Terui, Kanae Taki, koji Nagao, Takuro Nakagawa, Yumiko Kubota, Haruhiko Takisawa, Chikashi Obuse, Hisao Masukata
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 兵庫県神戸市 神戸国際会議場
• [学会発表] ミスマッチ修復機構がクロマチン複製の場で機能するための機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 高橋達郎
  • 学会等名: 国立遺伝学研究所・研究会「染色体 DNA の安定維持の分子メカニズム」
  • 発表場所: 静岡県三島市 国立遺伝学研究所
• [学会発表] ミスマッチ修復機構がクロマチン複製の場で機能するための機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 高橋達郎
  • 学会等名: 国立遺伝学研究所・研究会「クロマチンによる遺伝情報のエピジェネティック制御機構」
  • 発表場所: 静岡県三島市 国立遺伝学研究所
• [学会発表] Coupling of cohesin acetylation to the process of DNA replication in Xenopus egg extracts
  • 著者名/発表者名: Torahiko Higashi, Takuro Nakagawa, Hisao Masukata, Tatsuro Takahashi
  • 学会等名: The 18th IMCB Symposium
  • 発表場所: 東京都文京区 東京大学弥生講堂
  • 招待講演