AID技術を利用したヒト染色体維持機構と染色体構造の関係性の解明

• 研究領域: 染色体オーケストレーションシステム
• 研究課題/領域番号: 18H04719
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 国立遺伝学研究所
• 研究代表者: 鐘巻 将人 国立遺伝学研究所, 遺伝メカニズム研究系, 教授 (20444507)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円); 2019年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2018年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
• キーワード: ゲノム維持 / DNA複製 / デグロン / 染色体 / オーキシンデグロン / 細胞工学 / 染色体不安定性 / 染色体構造 / SMCタンパク質 / DNA複製タイミング / 複製フォーク

研究実績の概要

本研究はオーキシンデグロン技術をヒト培養細胞に応用し、ヒト染色体構造と機能を解明することを目標としている。

SMC5-6複合体は、そのリング状の構造からDNAをトポロジカルに捉えることで機能を果たしていると考えられるが、その明確な機能は明らかになっていない。そこで、SMC5-6複合体に対するオーキシンデグロン変異細胞を作成し詳細な解析を行った。その結果、SMC5-6複合体の除去は染色体不安定生と分配異常を引き起こし、DNAダメージやp53の活性化を引き起こすことをしめした。さらに、染色体部分配異常は、直前のS期とG2期にSMC5-6が欠損していると、引き起こされることをみいだした。これら結果をまとめて論文発表した（Bueno Venegas et al. Cell Reports, 2020）。

並行して、複製関連因子MCM8-9の機能解析を継続している。複製ヘリカーゼMCM2にオーキシンデグロンタグを導入し、S期にMCM2を分解すると、MCM8-9に依存したDNA合成が観察される。このDNA合成には相同組換えが関与しているが、そこに新規因子HROBが必要であることを見出した。HROBとMCM8-9は同一の経路で、DNA未複製領域を複製するのに機能すると考えられる。またHROBとMCM8-9は減数分裂組換えにも関与することを見出した。これら結果を論文発表した（Hudest et al., Genes and Development, 2019）。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] University of Aberdeen/University college of London(英国)
• [国際共同研究] Stony Brook University/Baylor College of Medicine(米国)
• [国際共同研究] University of Denmark(デンマーク)
• [国際共同研究] University of Toronto(カナダ)
• [国際共同研究] Imperial College of London(英国)
• [国際共同研究] Baylor College of Medicine(米国)
• [国際共同研究] University of Copenhagen(デンマーク)
• [雑誌論文] Inducible Degradation of the Human SMC5/6 Complex Reveals an Essential Role Only during Interphase (2020)
  • 著者名/発表者名: Venegas Andres Bueno、Natsume Toyoaki、Kanemaki Masato、Hickson Ian D.
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 31 号: 3 ページ: 107533-107533
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2020.107533
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Cyclin A triggers Mitosis either via the Greatwall kinase pathway or Cyclin B (2020)
  • 著者名/発表者名: Hegarat Nadia、Crncec Adrijana、Suarez Peredo Rodriguez Maria F、Echegaray Iturra Fabio、Gu Yan、Busby Oliver、Lang Paul F、Barr Alexis R、Bakal Chris、Kanemaki Masato T、Lamond Angus I、Novak Bela、Ly Tony、Hochegger Helfrid
  • 雑誌名: The EMBO Journal 巻: e104419 号: 11
  • DOI: 10.15252/embj.2020104419
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] UBC13-Mediated Ubiquitin Signaling Promotes Removal of Blocking Adducts from DNA Double-Strand Breaks (2020)
  • 著者名/発表者名: Akagawa Remi、Trinh Hai Thanh、Saha Liton Kumar、Tsuda Masataka、Hirota Kouji、Yamada Shintaro、Shibata Atsushi、Kanemaki Masato T.、Nakada Shinichiro、Takeda Shunichi、Sasanuma Hiroyuki
  • 雑誌名: iScience 巻: 23 号: 4 ページ: 101027-101027
  • DOI: 10.1016/j.isci.2020.101027
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Control of homologous recombination by the HROB-MCM8-MCM9 pathway (2019)
  • 著者名/発表者名: Hustedt Nicole、Saito Yuichiro、Zimmermann Michal、Alvarez-Quilon Alejandro、Setiaputra Dheva、Adam Salom?、McEwan Andrea、Yuan Jing Yi、Olivieri Michele、Zhao Yichao、Kanemaki Masato T.、Jurisicova Andrea、Durocher Daniel
  • 雑誌名: Genes & Development 巻: 33 号: 19-20 ページ: 1397-1415
  • DOI: 10.1101/gad.329508.119
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Generation of conditional auxin-inducible degron (AID) cells and tight control of degron-fused proteins using the degradation inhibitor auxinole (2019)
  • 著者名/発表者名: Yesbolatova A, Natsume T, Hayashi K, Kanemaki MT
  • 雑誌名: Methods 巻: 印刷中 ページ: 73-80
  • DOI: 10.1016/j.ymeth.2019.04.010
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Auxin-mediated rapid degradation of target proteins in hippocampal neurons (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakano Risako、Ihara Naoki、Morikawa Shota、Nakashima Ai、Kanemaki Masato T.、Ikegaya Yuji、Takeuchi Haruki
  • 雑誌名: NeuroReport 巻: 30 号: 13 ページ: 908-913
  • DOI: 10.1097/wnr.0000000000001299
  • 査読あり
• [雑誌論文] HsSAS-6-dependent cartwheel assembly ensures stabilization of centriole intermediates (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshiba Satoko、Tsuchiya Yuki、Ohta Midori、Gupta Akshari、Shiratsuchi Gen、Nozaki Yuka、Ashikawa Tomoko、Fujiwara Takahiro、Natsume Toyoaki、Kanemaki Masato T.、Kitagawa Daiju
  • 雑誌名: Journal of Cell Science 巻: 132 ページ: 217521-217521
  • DOI: 10.1242/jcs.217521
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ligand-induced genetic degradation as a tool for target validation (2019)
  • 著者名/発表者名: Yesbolatova Aisha、Tominari Yusuke、Kanemaki Masato T.
  • 雑誌名: Drug Discovery Today: Technologies 巻: 31 ページ: 91-98
  • DOI: 10.1016/j.ddtec.2018.11.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temporal and Spatial Epigenome Editing Allows Precise Gene Regulation in Mammalian Cells (2019)
  • 著者名/発表者名: Kuscu Cem、Mammadov Rashad、Czikora Agnes、Unlu Hayrunnisa、Tufan Turan、Fischer Natasha Lopes、Arslan Sevki、Bekiranov Stefan、Kanemaki Masato、Adli Mazhar
  • 雑誌名: Journal of Molecular Biology 巻: 431 号: 1 ページ: 111-121
  • DOI: 10.1016/j.jmb.2018.08.001
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Chk1-mediated Cdc25A degradation as a critical mechanism for normal cell cycle progression. (2019)
  • 著者名/発表者名: Goto H., Natsume T., Kanemaki M.T., Kaito A., Wang S., Gabazza E.C., Inagaki M., Mizoguchi A.
  • 雑誌名: J. Cell Sci. 巻: 132 号: 2
  • DOI: 10.1242/jcs.223123
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Temporal Regulation of ESCO2 Degradation by the MCM Complex, the CUL4-DDB1-VPRBP Complex, and the Anaphase-Promoting Complex. (2018)
  • 著者名/発表者名: Minamino M, Tei S, Negishi L, Kanemaki MT, Yoshimura A, Sutani T, Bando M, Shirahige K.
  • 雑誌名: Curr Biol. 巻: 28(16) 号: 16 ページ: 2665-2672
  • DOI: 10.1016/j.cub.2018.06.037
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] TAGing for destruction (2018)
  • 著者名/発表者名: Yesbolatova Aisha、Kanemaki Masato T.
  • 雑誌名: Nature Chemical Biology 巻: 14 号: 5 ページ: 414-415
  • DOI: 10.1038/s41589-018-0024-5
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Seh1 targets GATOR2 and Nup153 to mitotic chromosomes (2018)
  • 著者名/発表者名: Platani Melpomeni、Samejima Itaru、Samejima Kumiko、Kanemaki Masato T.、Earnshaw William C.
  • 雑誌名: Journal of Cell Science 巻: 131 号: 9
  • DOI: 10.1242/jcs.213140
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Replication stress induces accumulation of FANCD2 at central region of large fragile genes. (2018)
  • 著者名/発表者名: Okamoto Y, Iwasaki WM, Kugou K, Takahashi KK, Oda A, Sato K, Kobayashi W, Kawai H, Sakasai R, Takaori-Kondo A, Yamamoto T, Kanemaki MT, Taoka M, Isobe T, Kurumizaka H, Innan H, Ohta K, Ishiai M, Takata M.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 巻: 46(6) 号: 6 ページ: 2932-2944
  • DOI: 10.1093/nar/gky058
  • NAID: 120006488604
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ki-67 and condensins support the integrity of mitotic chromosomes through distinct mechanisms (2018)
  • 著者名/発表者名: Takagi Masatoshi、Ono Takao、Natsume Toyoaki、Sakamoto Chiyomi、Nakao Mitsuyoshi、Saitoh Noriko、Kanemaki Masato T.、Hirano Tatsuya、Imamoto Naoko
  • 雑誌名: Journal of Cell Science 巻: 131 ページ: 212092-212092
  • DOI: 10.1242/jcs.212092
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Functional analysis after rapid degradation of condensins and 3D-EM reveals chromatin volume is uncoupled from chromosome architecture in mitosis (2018)
  • 著者名/発表者名: Samejima Kumiko、Booth Daniel G.、Ogawa Hiromi、Paulson James R.、Xie Linfeng、Watson Cara A.、Platani Melpomeni、Kanemaki Masato T.、Earnshaw William C.
  • 雑誌名: Journal of Cell Science 巻: 131 号: 4
  • DOI: 10.1242/jcs.210187
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Endosomal Rab cycles regulate Parkin-mediated mitophagy. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamano K, Wang C, Sarraf SA, Münch C, Kikuchi R, Noda NN, Hizukuri Y, Kanemaki MT, Harper W, Tanaka K, Matsuda N, Youle RJ.
  • 雑誌名: eLife 巻: 7
  • DOI: 10.7554/elife.31326
  • NAID: 120006457172
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Dynein-Dynactin-NuMA clusters generate cortical spindle-pulling forces as a multi-arm ensemble (2018)
  • 著者名/発表者名: Okumura Masako、Natsume Toyoaki、Kanemaki Masato T、Kiyomitsu Tomomi
  • 雑誌名: eLife 巻: 7 ページ: 1-24
  • DOI: 10.7554/elife.36559
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] The Auxin-Inducible Degron (AID) system as a tool for target validation (2019)
  • 著者名/発表者名: Masato Kanemaki
  • 学会等名: TPD Forum Japan
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] MCMBP is an MCM chaperon protecting the MCM subunits from degradation (2019)
  • 著者名/発表者名: Masato Kanemaki
  • 学会等名: CSHL meeting on eukaryotic DNA replication and genome maintenance
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Auxin-inducible degron (AID) technology for rapid protein depletion in human cells (2019)
  • 著者名/発表者名: Masato Kanemaki
  • 学会等名: 日本遺伝学会 国際シンポジウム
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] The Auxin-Inducible Degron (AID) system as a tool for target validation (2019)
  • 著者名/発表者名: Masato Kanemaki
  • 学会等名: TPD summit in Boston
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] MCMBP is an MCM chaperon protecting the MCM subunits from degradation (2019)
  • 著者名/発表者名: 鐘巻将人
  • 学会等名: 3Rワークショップ
• [学会発表] Rapid protein depletion in human cells by the auxin-inducible degron technology (2018)
  • 著者名/発表者名: Masato Kanemaki
  • 学会等名: NIG International Symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] A non-canonical DNA replication important for genome maintenance (2018)
  • 著者名/発表者名: Masato Kanemaki
  • 学会等名: Okazaki Fragment Memorial Symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [図書] 生物の科学遺伝 ヒト疾患とモデル生物：ヒト培養細胞を用いた解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 鐘巻将人
  • 総ページ数: 5
  • 出版者: エヌ・ティー・エス
• [図書] 実験医学 2018年 6月号：抗体による内在性タンパク質分解除去 (2018)
  • 著者名/発表者名: 鐘巻将人
  • 総ページ数: 2
  • 出版者: 羊土社
• [図書] 実験医学 2018年 12月号：複製フォークの異常が自己炎症性疾患を引き起こす (2018)
  • 著者名/発表者名: 鐘巻将人
  • 総ページ数: 2
  • 出版者: 羊土社
• [備考] MCM8–9経路の相同組換えを制御する新規因子HROB
  • URL: https://www.nig.ac.jp/nig/ja/2019/09/research-highlights_ja/rh20190911.html
• [備考] 世界初！光で細胞分裂装置の操作に成功 ～体作りに重要な細胞分裂の仕組みの理解促進に期待～
  • URL: https://www.nig.ac.jp/nig/ja/2018/07/research-highlights_ja/20180709.html
• [備考] 遺伝子が転写される際のDNAの「動き」を生きた細胞の中で捉えた!
  • URL: https://www.nig.ac.jp/nig/ja/2019/03/research-highlights_ja/20190305.html
• [産業財産権] オーキシンデグロンシステムのキット、およびその使用 (2019)
  • 発明者名: 鐘巻将人、林謙一郎
  • 権利者名: 大学共同利用機 関法人情報・シ ステム研究機
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2019-131464
  • 出願年月日: 2019