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DNA二本鎖損傷修復経路選択機構の解明とゲノム編集技術への応用

研究課題

研究課題/領域番号 26241014
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 放射線・化学物質影響科学
研究機関大阪大学

研究代表者

中田 慎一郎  大阪大学, 医学系研究科, 特命教授 (70548528)

研究分担者 逆井 良  金沢医科大学, 医学部, 講師 (10549950)
寺尾 由里  大阪大学, 医学部, 技術職員 (80466846)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
40,690千円 (直接経費: 31,300千円、間接経費: 9,390千円)
2017年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円)
2016年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円)
2015年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円)
2014年度: 14,820千円 (直接経費: 11,400千円、間接経費: 3,420千円)
キーワードDNA修復 / 相同組換え / ゲノム編集 / 合成致死 / DNA損傷応答 / 相同組み換え / PARP阻害剤 / ユビキチン / DNA損傷
研究成果の概要

DNA2本鎖切断はゲノム情報を損傷する危険なDNA損傷であり、修復されなくては細胞が正常に生存することができない。本研究では、DNA2本鎖切断のうち、非相同末端結合を促進し、相同組換え(HR)を抑制する分子だと考えられてきた。RNF8が持つ新しい機能を解析した。BRCA1欠損は遺伝性乳癌で認められる特徴である。BRCA1が欠損した細胞では、RNF8経路はHR促進に機能することを明らかにした。ゲノム編集において、DNA2本鎖切断が利用されている。しかし、その過程でゲノムが意図せず損傷されることが知られている。そこで、DNA2本鎖切断を用いない新しいゲノム編集法を開発し、その分子機構を解明した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

BRCA1欠損癌はHR機能不全によりPARP阻害剤による治療が奏功すると知られている。しかし、中にはBRCA1非依存的なHRの回復によりPARP阻害剤抵抗性となるものがある。この様な細胞においてRNF8がHRを促進していることを明らかにした。これは、PARP阻害剤抵抗性を克服するための重要な分子生物学的な基盤と考えられる。DNA2本鎖切断を用いずにゲノムの編集を可能としたことにより、疾患遺伝子の変異を安全に修正する技術の基盤を開発した。さらなる発展により、遺伝性疾患の細胞治療の開発につながる可能性がある。

報告書

(5件)
  • 2018 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (41件)

すべて 2018 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 6件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 10件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 5件、 招待講演 13件) 備考 (6件) 産業財産権 (2件)

  • [国際共同研究] University of Nebraska Medical Center(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] ネブラスカ大学(米国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Precise and Efficient Nucleotide Substitution near Genomic Nick via Non-Canonical Homology- Directed Repair.2018

    • 著者名/発表者名
      Nakajima K, Zhou Y, Tomita A, Hirade Y, Gurumurthy CB, Nakada S
    • 雑誌名

      Genome Res.

      巻: 28 号: 2 ページ: 223-230

    • DOI

      10.1101/gr.226027.117

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Structural insights into two distinct binding modules for Lys63-linked polyubiquitin chains in RNF1682018

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Tomio S.、Hirade Yoshihiro、Toma Aya、Sato Yusuke、Yamagata Atsushi、Goto-Ito Sakurako、Tomita Akiko、Nakada Shinichiro、Fukai Shuya
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 9 号: 1 ページ: 170-170

    • DOI

      10.1038/s41467-017-02345-y

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] T315I mutation of BCR-ABL1 into human Philadelphia chromosome-positive leukemia cell lines by homologous recombination using the CRISPR/Cas9 system2018

    • 著者名/発表者名
      Tamai Minori、Inukai Takeshi、Kojika Satoru、Abe Masako、Kagami Keiko、Harama Daisuke、Shinohara Tamao、Watanabe Atsushi、Oshiro Hiroko、Akahane Koshi、Goi Kumiko、Sugihara Eiji、Nakada Shinichiro、Sugita Kanji
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 号: 1 ページ: 9966-9966

    • DOI

      10.1038/s41598-018-27767-6

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Human Rad52 Promotes XPG-Mediated R-loop Processing to Initiate Transcription-Associated Homologous Recombination Repair2018

    • 著者名/発表者名
      Yasuhara Takaaki、Kato Reona、Hagiwara Yoshihiko、Shiotani Bunsyo、Yamauchi Motohiro、Nakada Shinichiro、Shibata Atsushi、Miyagawa Kiyoshi
    • 雑誌名

      Cell

      巻: 175 号: 2 ページ: 558-570

    • DOI

      10.1016/j.cell.2018.08.056

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] BRCA1 ensures genome integrity by eliminating estrogen-induced pathological topoisomerase II-DNA complexes2018

    • 著者名/発表者名
      Sasanuma Hiroyuki、Tsuda Masataka、Morimoto Suguru、Saha Liton Kumar、Rahman Md Maminur、Kiyooka Yusuke、Fujiike Haruna、Cherniack Andrew D.、Itou Junji、Callen Moreu Elsa、Toi Masakazu、Nakada Shinichiro、Tanaka Hisashi、Tsutsui Ken、Yamada Shintaro、Nussenzweig Andre、Takeda Shunichi
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 115 号: 45

    • DOI

      10.1073/pnas.1803177115

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Novel polyubiquitin imaging system, PolyUb-FC, reveals that K33-linked polyubiquitin is recruited by p62/SQSTM1.2017

    • 著者名/発表者名
      Yoichi Nibe, Shigeru Oshima, Masanori Kobayashi, Chiaki Maeyashiki, Yu Matsuzawa, Kana Otsubo, Hiroki Matsuda, Emi Aonuma, Yasuhiro Nemoto, Takashi Nagaishi, Ryuichi Okamoto, Kiichiro Tsuchiya, Tetsuya Nakamura, Shinichiro Nakada, Mamoru Watanabe
    • 雑誌名

      Autophagy.

      巻: 22 号: 2 ページ: 1-43

    • DOI

      10.1080/15548627.2017.1407889

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] RFWD3-Mediated Ubiquitination Promotes Timely Removal of Both RPA and RAD51 from DNA Damage Sites to Facilitate Homologous Recombination2017

    • 著者名/発表者名
      Inano Shojiro、Sato Koichi、Katsuki Yoko、Kobayashi Wataru、Tanaka Hiroki、Nakajima Kazuhiro、Nakada Shinichiro、Miyoshi Hiroyuki、Knies Kerstin、Takaori-Kondo Akifumi、Schindler Detlev、Ishiai Masamichi、Kurumizaka Hitoshi、Takata Minoru
    • 雑誌名

      Molecular Cell

      巻: 66 号: 5 ページ: 622-634

    • DOI

      10.1016/j.molcel.2017.04.022

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Aquarius is required for proper CtIP expression and homologous recombination repair2017

    • 著者名/発表者名
      2.Sakasai R, Isono M, Wakasugi M, Hashimoto M, Sunatani Y, Matsui T, Shibata A, Matsunaga T, Iwabuchi K
    • 雑誌名

      Sci Rep

      巻: 7 号: 1 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1038/s41598-017-13695-4

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] BRCA1 directs the repair pathway to homologous recombination by promoting 53BP1 dephosphorylation2017

    • 著者名/発表者名
      Mayu Isono, Atsuko Niimi, Takahiro Oike, Yoshihiko Hagiwara, Hiro Sato, Ryota Sekine, Yukari Yoshida, Shin-Ya Isobe, Chikashi Obuse, Ryotaro Nishi, Elena Petricci, Shinichiro Nakada, Takashi Nakano, Atsushi Shibata
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: 18 号: 2 ページ: 520-532

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2016.12.042

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Opposing roles of RNF8/RNF168 and deubiquitinating enzymes in ubiquitination-dependent DNA double-strand break response signaling and DNA-repair pathway choice.2016

    • 著者名/発表者名
      Nakada S.
    • 雑誌名

      J Radiat Res.

      巻: 未定 号: S1 ページ: i33-i40

    • DOI

      10.1093/jrr/rrw027

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] DNA2本鎖切断を作らず、ニックでゲノム編集を誘導する2018

    • 著者名/発表者名
      中田慎一郎
    • 学会等名
      ゲノム編集学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ニックにより誘導するIndel発生が少ないゲノム編集2018

    • 著者名/発表者名
      中田慎一郎
    • 学会等名
      日本核酸医薬学会生物セッション第2回サテライトシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ニックを用いた正確なゲノム編集法 (SNGD法)2018

    • 著者名/発表者名
      中田慎一郎
    • 学会等名
      日本遺伝子細胞治療学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Precise gene editing by a combination of single nicks in the target gene and donor plasmid.2018

    • 著者名/発表者名
      Shinichiro Nakada, Kazuhiro Nakajima, Yue Zhou, Akiko Tomita, Yoshihiro Hirade.
    • 学会等名
      Gordon Research Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ニックによる正確で効率のよいゲノム編集法では 非古典的なHDRが利用されている2017

    • 著者名/発表者名
      中田慎一郎
    • 学会等名
      ゲノム編集学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Repair pathways for one-ended DNA double-strand breaks caused by camptothecin.2017

    • 著者名/発表者名
      Sakasai R, Sunatani Y, Matsui T, Iwabuchi K.
    • 学会等名
      Gordon Research Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Single Nicking of a Target Gene and Donor Plasmid Enables Precise and Efficient Nucleotide Substitution by Non-Canonical Homology-Directed Repair2017

    • 著者名/発表者名
      Shinichiro Nakada
    • 学会等名
      US-Japan DNA repair meeting
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ニックによる正確で効率のよいゲノム編集法では 非古典的なHDRが利用されている2017

    • 著者名/発表者名
      中田慎一郎
    • 学会等名
      分子生物学会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 非典型的なhomology directed repairによりDNA2本鎖切 を起こさずにゲノム編集が可能である2017

    • 著者名/発表者名
      中嶋裕宏、周越、中田慎一郎
    • 学会等名
      ゲノム編集学会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ニックを入れたドナープラスミドを用いて標的遺伝子上の1つのニックから高効率かつ安全な塩基置換を行う2016

    • 著者名/発表者名
      中田慎一郎
    • 学会等名
      分子生物学会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Choice of DNA double-strand break repair pathway by E3 ubiquitin ligase RNF8.2016

    • 著者名/発表者名
      Shinichiro Nakada
    • 学会等名
      日本癌学会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] RNF8 regulates sensitivity of BRCA153BP1 knockout cells to DNA cross-linking agents2016

    • 著者名/発表者名
      Kiyoko Kato, Shinichiro Nakada
    • 学会等名
      Fanconi Anemia Symposium
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 相同組換え修復過程におけるユビキチン化の関与2015

    • 著者名/発表者名
      中田慎一郎
    • 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大会
    • 発表場所
      神戸ポートアイランド
    • 年月日
      2015-12-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] DNA Damage-induced Ubiquitination Affects DNA Repair Pathway Choice.2015

    • 著者名/発表者名
      Shinichiro Nakada
    • 学会等名
      15th International Congress of Radiation Research
    • 発表場所
      京都国際会議場
    • 年月日
      2015-05-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Multiple Ubiquitination Pathways suppress RAD51 recruitment through facilitating RPA S4/S8 phosphorylation2015

    • 著者名/発表者名
      Nakajima K. and Nakada S.
    • 学会等名
      Keystone Symposia
    • 発表場所
      ウィスラー カナダ
    • 年月日
      2015-03-01 – 2015-03-06
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ユビキチン依存性DNA2本鎖損傷応答シグナルとDNA修復2014

    • 著者名/発表者名
      中田慎一郎
    • 学会等名
      分子生物学会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2014-11-25 – 2014-11-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] DNA damage-induced ubiquitination affects DNA repair pathway choice2014

    • 著者名/発表者名
      Nakada S
    • 学会等名
      3R symposium
    • 発表場所
      御殿場
    • 年月日
      2014-11-17 – 2014-11-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] DNA損傷依存性ユビキチン化の精密制御による適切なDNA修復経路選択2014

    • 著者名/発表者名
      中田慎一郎
    • 学会等名
      日本癌学会学術集会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2014-10-03 – 2014-10-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ユビキチン化制御によるDNA2本鎖損傷修復選択機構2014

    • 著者名/発表者名
      中田慎一郎
    • 学会等名
      放射線影響学会
    • 発表場所
      鹿児島
    • 年月日
      2014-10-01 – 2014-10-03
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Fine-Tuning of DNA damage-induced ubiquitination supports adequate DNA repair pathway2014

    • 著者名/発表者名
      Kato K., Nakajima K. and Nakada S.
    • 学会等名
      Benzon Symposium
    • 発表場所
      コペンハーゲン デンマーク
    • 年月日
      2014-08-18 – 2014-08-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Fine-Tuning of DNA damage-induced ubiquitination supports adequate DNA repair pathway2014

    • 著者名/発表者名
      Kato K., Nakajima K. and Nakada S.
    • 学会等名
      Gordon Research Conference
    • 発表場所
      香港 中国
    • 年月日
      2014-06-06 – 2014-06-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 大阪大学 高等共創研究院・大学院医学系研究科 細胞応答制御学

    • URL

      http://www.bcr.med.osaka-u.ac.jp

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 遺伝子変異が発生しにくい新しいゲノム編集法を開発 ~安全な遺伝子治療に向けた新技術~

    • URL

      http://www.med.osaka-u.ac.jp/activities/results/2018year/nakada0202

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] DNA2本鎖が切断された場所に修復タンパク質が集まる仕組み

    • URL

      http://www.med.osaka-u.ac.jp/activities/results/2018year/18-01-12

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.bcr.med.osaka-u.ac.jp

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 大阪大学大学院 医学系研究科 細胞応答制御学

    • URL

      http://www.bcr.med.osaka-u.ac.jp/public_html/index.html

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [備考] 細胞応答制御学

    • URL

      http://www.bcr.med.osaka-u.ac.jp/public_html/index.html

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [産業財産権] ゲノム編集された細胞を製造する方法2018

    • 発明者名
      中田慎一郎
    • 権利者名
      国立大学法人大阪大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2018-215588
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [産業財産権] ゲノム編集方法2016

    • 発明者名
      中田慎一郎
    • 権利者名
      中田慎一郎
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2016-141482
    • 出願年月日
      2016
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

URL: 

公開日: 2014-04-04   更新日: 2020-03-30  

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