クロマチン構造変換複合体によるDNA損傷部位の核内配置制御とゲノム安定化への寄与

• 研究課題/領域番号: 25850242
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 応用分子細胞生物学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 尾間 由佳子 東北大学, 農学研究科, JSPS特別研究員(RPD) (20443997)
• 研究期間 (年度): 2014-02-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2016年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2014年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2013年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: クロマチン構造変換複合体 / DNA損傷修復 / 姉妹染色分体間接着 / クロマチン / クロマチン核内空間配置 / DNA二重鎖切断 / 染色体核内配置 / コヒージョン / クロマチン核内配置

研究成果の概要

DNA二本鎖切断（DSB）は最も重篤なDNA損傷である。DSB領域には損傷誘導的な姉妹染色分体間接着（コヒージョン）が形成され、効率的な相同組み換え修復に寄与する。損傷誘導的コヒージョンにはコヒーシンのSUMO化が関与するが、クロマチン構造変換複合体の機能欠損によるDSBのNPC移行欠損によって、その低下が認められた。さらに、SUMO化酵素のDSB近傍への人為的結合によりコヒージョン形成率が上昇したが、非SUMO化コヒーシンの過剰発現により喪失した。以上から、DSBのNPCへの係留がコヒーシンのSUMO化修飾を促進し、損傷誘導的コヒージョンと正確な組み換え修復を進行させることが示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、DNA 修復の実験材料として最も広く用いられている出芽酵母を用いて解析を行ったが、出芽酵母とヒトのクロマチン構造変換複合体の機能は保存されている。そのため、本研究でのDNA損傷領域の核内配置におけるクロマチン構造変換複合体の関与の解析は、核膜タンパク質の変異によって生じる早老症などの核膜病の原因や治療などの分野にも大きく貢献できる

研究成果

• [雑誌論文] Distinct roles of ATM and ATR in the regulation of ARP8 phosphorylation to prevent chromosome translocations (2018)
  • 著者名/発表者名: Sun, J., Shi, L., Kinomura, A., Fukuto, A., Horikoshi, Y., Oma, Y., Harata, M., Ikura, M., Ikura, T., Kanaar, R., Tashiro, S
  • 雑誌名: elife 巻: 7
  • DOI: 10.7554/elife.32222
  • NAID: 120006539566
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Quantitative regulation of histone variant H2A.Z during cell cycle by ubiquitin proteasome system and SUMO-targeted ubiquitin ligases (2017)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Daisuke、Orihara Yuki、Kitagawa Saho、Kusakabe Masayuki、Shintani Takahiro、Oma Yukako、Harata Masahiko
  • 雑誌名: Biosci Biotechnol Biochem. 巻: 81 号: 8 ページ: 1557-1560
  • DOI: 10.1080/09168451.2017.1326087
  • 査読あり
• [雑誌論文] Actin Family Proteins in the Human INO80 Chromatin Remodeling Complex Exhibit Functional Roles in the Induction of Heme Oxygenase-1 with Hemin (2017)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Yuichiro、Murakami Hirokazu、Akiyama Yusuke、Katoh Yasutake、Oma Yukako、Nishijima Hitoshi、Shibahara Kei-ichi、Igarashi Kazuhiko、Harata Masahiko
  • 雑誌名: Frontiers in genetics 巻: 8 ページ: 17-17
  • DOI: 10.3389/fgene.2017.00017
  • NAID: 120006937662
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Quantitative regulation of histone variant H2A.Z during cell cycle by ubiquitin proteasome system and SUMO-targeted ubiquitin ligases. (2017)
  • 著者名/発表者名: Takahashi D, Orihara Y, Kitagawa S, Kusakabe M, Oma Y, Harata M
  • 雑誌名: Bios. Biotech. Biochem. 巻: 印刷中
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] アクチンファミリー分子によるクロマチン・細胞核機能制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 原田昌彦、山崎祥他、尾間由佳子
  • 雑誌名: 生化学 巻: 87 号: 5 ページ: 629-632
  • DOI: 10.14952/SEIKAGAKU.2015.870629
  • NAID: 40020650298
  • ISSN: 0037-1017
  • 年月日: 2015-10-25
  • 査読あり
• [雑誌論文] アクチンファミリーによる細胞核・クロマチンの機能構造形成 (特集号 細胞核内反応の分子科学) (2015)
  • 著者名/発表者名: 山崎祥他、尾間由佳子、原田昌彦
  • 雑誌名: ナノ学会会報 “The bulletin of the Society of Nano Science and Technology” 巻: 13 ページ: 73-77
  • NAID: 40020430984
• [雑誌論文] DNA binding properties of the actin-related protein Arp8 and its role in DNA repair. (2014)
  • 著者名/発表者名: Osakabe, A., Takahashi, Y., Murakami, H., Otawa, K., Tachiwana, H., Oma, Y., Hitoshi Nishijima, H., Shibahara, K., Kurumizaka, H., Harata, M.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 9 号: 10 ページ: e108354-e108354
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0108354
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] SWR1 and INO80 chromatin remodelers contribute to DNA double-strand break perinuclear anchorage site choice (2014)
  • 著者名/発表者名: Horigome, C., Oma, Y., Konishi, T., Schmid, R., Marcomini, I., Hauer, M.H., Dion, V., Harata, M., and Gasser, S.M.
  • 雑誌名: Mol Cell 巻: 55 号: 4 ページ: 626-639
  • DOI: 10.1016/j.molcel.2014.06.027
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Contribution of nuclear pore complex to DNA damage-induced sister chromatid cohesion through promoting SUMOylation of cohesin (2018)
  • 著者名/発表者名: Yukako Oma, Yuki Orihara, Daisuke Takahashi, Tatsunori Konishi, Masahiko Harata
  • 学会等名: 第70回日本細胞生物学会第51回日本発生生物学会合同大会/The Joint Annual Meeting of 51st JSDB and 70th JSCB
• [学会発表] DNA損傷修復における細胞核構造の役割：出芽酵母をモデル系とした解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 尾間由佳子、折原行希、高橋大輔、小西辰紀、原田昌彦
  • 学会等名: 農芸化学会 東北・北海道合同支部大会（東北支部第153回大会）
• [学会発表] DNA損傷誘導的コヒージョンにおけるコヒーシンSUMO化と核膜孔複合体の関与 (2018)
  • 著者名/発表者名: 尾間由佳子、折原行希、高橋大輔、小西辰紀、原田昌彦
  • 学会等名: 酵母遺伝学フォーラム第51回研究報告会
• [学会発表] DNA double-strand break relocation to nuclear pore complex contributes to DNA damage-induced sister chromatid cohesion (2018)
  • 著者名/発表者名: Yukako Oma, Yuki Orihara, Daisuke Takahashi, Tatsunori Konishi, Masahiko Harata
  • 学会等名: The 11th 3R & 3C Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] ヒストンバリアントH2A.Zにおけるがん関連変異の遺伝子破壊細胞を用いた解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 高橋 大輔, 日下部 将之, 折原 行希, 尾間 由佳子, 原田 昌彦
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Contribution of actin family proteins to nuclear organization (2018)
  • 著者名/発表者名: Shota Yamazaki, Eri Ohfuchi, Yukako Oma, Kei Miyamoto, Masahiko Harata
  • 学会等名: 2018 4D Nucleome-ASCB Satellite meeting
  • 国際学会
• [学会発表] ヒストンバリアントH2A.Z のクロマチン導入部位決定機構解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 高橋大輔、北川紗帆、小田有沙、仮屋園遼、尾間由佳子、太田邦史、原田昌彦
  • 学会等名: 第36回 染色体ワークショップ / 第17回 核ダイナミクス研究会
• [学会発表] DNA 損傷依存的な姉妹染色分体間接着確立における核膜孔複合体の関与 (2017)
  • 著者名/発表者名: 折原 行希，尾間 由佳子，小西 辰則，原田 昌彦
  • 学会等名: 第69回日本細胞生物学会大会
• [学会発表] Histone variant H2A.Z and the cell cycle: its quantitative regulation and roles in chromosome segregation (2017)
  • 著者名/発表者名: D. Takahashi , M. Kusakabe , S. Kitagawa , T. Narimiya , Y. Oma , M. Harata
  • 学会等名: Tohoku Forum for Creativity Thematic Program 2017 New Horizons in Food Science via Agricultural Immunology, Stage 2 International symposium and youth program, Food Safety and Functional Evaluation
  • 国際学会
• [学会発表] Histone variant H2A.Z and the cell cycle: its quantitative regulation and roles in chromosome segregation (2017)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Takahashi, Masayuki Kusakabe, Saho Kitagawa, Takumi Narimiya, Shogo Hiratsuka, Yukako Oma, Masahiko Harata
  • 学会等名: 1st HMGU-Japan Mini Symposium “Epigenetics and Chromatin”
  • 国際学会
• [学会発表] DNA損傷誘導的な姉妹染色分体接着における核膜孔複合体の関与 (2017)
  • 著者名/発表者名: 尾間由佳子、折原行希、小西辰則、堀籠智洋、Susan Gasser、原田昌彦
  • 学会等名: 酵母遺伝学フォーラム第50回研究報告会
• [学会発表] 細胞周期におけるヒストンバリアントH2A.Zの量的制御と染色体分配への関与 (2017)
  • 著者名/発表者名: 高橋 大輔、日下部 将之、北川 紗帆、尾間 由佳子、原田 昌彦
  • 学会等名: 2017年度生命科学系学会合同年次大会
• [学会発表] DNA損傷依存的な姉妹染色分体間接着へのSUMO化の関与 (2016)
  • 著者名/発表者名: 折原行希、尾間由佳子、小西辰紀、堀籠智洋、Susan Gasser、原田昌彦
  • 学会等名: 第39回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川・横浜）
  • 年月日: 2016-11-30
• [学会発表] Involvement of SUMO-targeted ubiquitin ligase in the establishment of damage dependent sister chromatid cohesion. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuki Orihara, Tatsunori Konishi, Yukako Oma, Chihiro Horigome, Susan M. Gasser, Masahiko Harata
  • 学会等名: 14th International Congress on Yeasts
  • 発表場所: 淡路夢舞台（兵庫・淡路）
  • 年月日: 2016-09-11
• [学会発表] DNA損傷依存的な姉妹染色分体間接着形成へのSUMO化の関与 (2016)
  • 著者名/発表者名: 折原行希、尾間由佳子、小西辰紀、堀籠智洋、Susan Gasser、原田昌彦
  • 学会等名: 酵母遺伝学フォーラム第49回研究報告会
  • 発表場所: シーサイドホテル舞子ビラ神戸（兵庫・神戸）
  • 年月日: 2016-09-09
• [学会発表] DNA二重鎖切断修復へのSUMO化修飾の関与 (2016)
  • 著者名/発表者名: 折原行希、尾間由佳子、小西辰紀、堀籠 智洋、Susan Gasser、原田昌彦
  • 学会等名: 第13回SUMO研究会
  • 発表場所: 関西学院大学大阪梅田キャンパス、大阪府大阪市
  • 年月日: 2016-01-23
• [学会発表] DNA損傷依存的な姉妹染色分体間接着形成への核膜タンパク質の関与 (2015)
  • 著者名/発表者名: 折原行希、尾間由佳子、小西辰紀、堀籠 智洋、Susan Gasser、原田昌彦
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会、第88回日本生化学会大会 合同大会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド、兵庫県神戸市
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] DNA二本鎖切断領域の核膜近傍への係留と損傷誘導的な姉妹染色分体接着に関する解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 尾間由佳子、折原行希、堀籠智洋、小西辰紀、Susan Gasser、原田昌彦
  • 学会等名: 日本遺伝学会第87会大会
  • 発表場所: 東北大学川内北キャンパス、宮城県仙台市
  • 年月日: 2015-09-24
• [学会発表] DNA二重鎖切断領域の核膜近傍への移動におけるSWR1およびINO80クロマチンリモデリング複合体の役割 (2015)
  • 著者名/発表者名: 尾間由佳子、折原行希、小西辰紀、堀籠智洋、Susan GASSER、原田昌彦
  • 学会等名: 日本農芸化学会大会2015 大会
  • 発表場所: 岡山大学津島キャンパス（岡山市北区）
  • 年月日: 2015-03-27
• [学会発表] DNA損傷依存的姉妹染色分体間接着への核膜タンパク質の関与 (2015)
  • 著者名/発表者名: 折原行希、尾間由佳子、小西辰紀、堀籠智洋、Susan M. GASSER、原田昌彦
  • 学会等名: 日本農芸化学会大会2015 大会
  • 発表場所: 岡山大学津島キャンパス（岡山市北区）
  • 年月日: 2015-03-27
• [学会発表] Roles of actin family proteins in the functional organizaion of chromatin and the nucleus (2015)
  • 著者名/発表者名: Oma, Y., Takahashi, Y., Murakami, H., Horigome, C., Gasser, S.M., Osakabe, A., Kurumizaka, H., Harata, M.
  • 学会等名: Understanding the genome III - G60 Symposium
  • 発表場所: Hotel Prealpina (Switzerland, Chexbres)
  • 年月日: 2015-03-20
• [学会発表] Role of actin family proteins in the functional organization of chromatin and the nucleus (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki, S., Yamamoto, K., Oma, Y., Hozak, P., Gasser, S. and Harata, M.
  • 学会等名: The 4D Nucleome 2014
  • 発表場所: 安芸グランドホテル（広島県廿日市）
  • 年月日: 2014-12-17 – 2014-12-20
• [学会発表] DNA二本鎖切断の核膜結合部位決定におけるクロマチン再構成の役割 (2014)
  • 著者名/発表者名: 堀籠智洋、尾間由佳子、小西辰紀、Roger Schmid、Isabella Marcomini、Michael Hauer、Vincent Dion、原田昌彦、Susan M. Gasser
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（横浜市西区）
  • 年月日: 2014-11-26
• [学会発表] Roles of actin family proteins in chromatin and nuclear organizaion for DNA repair (2014)
  • 著者名/発表者名: Oma, Y., Takahashi, Y., Murakami, H., Horigome, C., Gasser, S., Osakabe, A., Kurumizaka, H. and Harata, H
  • 学会等名: The 9th 3R (replication, recombination and repair) symposium
  • 発表場所: 御殿場高原時之栖（静岡県御殿場市）
  • 年月日: 2014-11-17 – 2014-11-21
• [学会発表] DNA二本鎖切断部位の核内配置におけるクロマチン構造変換複合体の役割 (2014)
  • 著者名/発表者名: 尾間由佳子、小西辰則、堀籠智洋、折原行希、Susan Gasser、原田昌彦
  • 学会等名: 酵母遺伝学フォーラム第47回研究報告会
  • 発表場所: 東京大学農学部弥生キャンパス（東京都文京区）
  • 年月日: 2014-09-01 – 2014-09-03
• [備考] 東北大学大学院農学研究科・農学部 分子生物学分野 原田研究室
  • URL: https://www.harata-lab.org/
• [備考] 東北大学大学院農学研究科・農学部 分子生物学分野 原田研究室
  • URL: http://www.harata-lab.org
• [備考] 東北大学大学院農学研究科・農学部 分子生物学分野 原田研究室
  • URL: http://www.harata-lab.org/
• [備考] 原田昌彦准教授（分子生物学分野）らが、DNA損傷修復に関わる新規クロマチン機構を解明
  • URL: http://www.agri.tohoku.ac.jp/j000000/kd506l0000001qua.html