組換え酵素における天然変性領域の機能

2013 年度 研究成果報告書

• 研究領域: 天然変性タンパク質の分子認識機構と機能発現
• 研究課題/領域番号: 21113004
• 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
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 柴田 武彦 独立行政法人理化学研究所, 遺伝制御科学特別研究ユニット, ユニットリーダー (70087550)
• 研究分担者: 草野 好司 京都工芸繊維大学, 遺伝資源キュレーター教育研究センター, 特任教授 (70336098) ; 新井 直人 日本大学, 生物資源科学部, 講師 (70297795) ; 香川 亘 明星大学, 理工学部, 准教授 (70415123)
• 連携研究者: 井上 仁 独立行政法人理化学研究所, 基幹研究所, 特別研究員 (10469893) ; 美川 務 独立行政法人理化学研究所, 遺伝制御科学特別研究ユニット, 専任研究員 (20321820) ; 凌 楓 独立行政法人理化学研究所, 吉田化学遺伝学研究室, 研究員 (70281665)
• 研究期間 (年度): 2009-07-23 – 2014-03-31
• キーワード: 天然変性領域 / 相同DNA組換え / 体細胞組換え / LOH / Rad52 組換えメディエーター / RecA族組換え酵素 / Srs2 DNAヘリカーゼ / Rad51 組換え酵素

研究概要

相同（DNA）組換えが変調を来すと、ゲノムが不安定になりガン等を引き起こす。本研究は天然変性領域の分子機能を細胞の相同組換えでの働きと結びつけて理解することを目指した。特に、組換えでの分子機能がよく分かっていなかったRad52とSrs2を取り上げた。組換えの要に働くRecA族組換え酵素に作用する、これらのタンパク質の天然変性領域のアミノ酸残基を同定し、それらの変異の効果を解析して、それぞれの組換えでの分子機能についての理解を深めた。特に、Srs2について、倍数体細胞での正確な二本鎖切断修復を保障する未知の働きを明らかにし、さらに、従来の組換え機構モデルの一部の見直しを示唆する結果を得た。

研究成果

• [雑誌論文] Functional analyses of the C terminal half of the Saccharomyces cerevisiae Rad52 protein (2014)
  • 著者名/発表者名: Kagawa, W., Arai, N., Ichikawa, Y., Saito, K., Sugiyama, S., Saotome, M., Shibata, T. and Kurumizaka, H.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 巻: 42 ページ: 941-951
  • 査読あり
• [雑誌論文] Putative antirecombinase Srs2 DNA helicase promotes noncrossover homologous recombination avoiding loss of heterozygosity (2013)
  • 著者名/発表者名: Miura, T., Shibata, T. and Kusano, K.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 巻: 110 ページ: 16067-16072
  • 査読あり
• [雑誌論文] Homologous pairing activities of two rice RAD51 proteins, RAD51A1 and RAD51A2 (2013)
  • 著者名/発表者名: Morozumi, Y., Ino, R., Ikawa, S., Mimida, N., Shimizu, T., Toki, S., Ichikawa, H., Shibata, T. and Kurumizaka, H.
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 8 ページ: e75451 (75410)
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0075451
  • 査読あり
• [雑誌論文] Homologous recombination via synthesis-dependent strand annealing in yeast requires the Irc20 and Srs2 DNA helicases (2012)
  • 著者名/発表者名: Miura, T., Yamana, Y., Usui, T., Ogawa, H. I., Yamamoto, M.-T. and Kusano, K.
  • 雑誌名: Genetics 巻: 191 ページ: 65-78
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vital roles of the second DNA-binding site of Rad52 protein in yeast homologous recombination (2011)
  • 著者名/発表者名: Arai, N., Kagawa, W., Saito, K., Shingu, Y., Mikawa, T., Kurumizaka, H. and Shibata, T.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 286 ページ: 17607-17617
  • DOI: 10.1074/jbc.M110.216739
  • 査読あり
• [雑誌論文] A mechanism for single-stranded DNA-binding protein (SSB) displacement from single-stranded DNA upon SSB-RecO interaction (2011)
  • 著者名/発表者名: Inoue, J., Nagae, T., Mishima, M., Ito, Y., Shibata, T. and Mikawa, T.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 286 ページ: 6720-6732
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enlightenment of yeast mitochondrial homoplasmy : diversified roles of gene conversion (2011)
  • 著者名/発表者名: Ling, F., Mikawa, T. and Shibata, T.
  • 雑誌名: Genes (Basel) 巻: 2 ページ: 169-190
  • DOI: 10.3390/genes2010169
  • 査読あり
• [雑誌論文] A DNA-binding surface of SPO11-1, an Arabidopsis SPO11 orthologue required for normal meiosis (2010)
  • 著者名/発表者名: Shingu, Y., Mikawa, T., Onuma, M., Hirayama, T. and Shibata, T.
  • 雑誌名: FEBS J. 巻: 277 ページ: 2360-2374
• [雑誌論文] Analysis of DNA-binding sites on Mhr1, a yeast mitochondrial ATP-independent homologous pairing protein (2010)
  • 著者名/発表者名: Masuda, T., Ling, F., Shibata, T. and Mikawa, T.
  • 雑誌名: FEBS J. 巻: 277 ページ: 1440-1452
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mismatch-induced lethality due to a defect in Escherichia coli RecQ helicase in exonuclease-deficient background : Dependence on MutS and UvrD functions (2010)
  • 著者名/発表者名: Yamana, Y., Sonezaki, S., Ogawa, H. I.and Kusano, K.
  • 雑誌名: Plasmid 巻: 63 ページ: 119-127
  • 査読あり
• [雑誌論文] A non-canonical DNA structure enables homologous recombination in various genetic systems (2009)
  • 著者名/発表者名: Masuda, T., Ito, Y., Terada, T., Shibata, T. and Mikawa, T.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 284 ページ: 30230-30239
  • 査読あり
• [雑誌論文] DIDS, a chemical compound that inhibits RAD51-mediated homologous pairing and strand exchange (2009)
  • 著者名/発表者名: Ishida, T., Takizawa, Y., Kainuma, T., Inoue, J., Mikawa, T., Shibata, T., Suzuki, H., Tashiro, S. and Kurumizaka, H.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 巻: 37 ページ: 3367-3376
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heteroduplex joint formation free of net topological change by Mhr1, a mitochondrial recombinase (2009)
  • 著者名/発表者名: Ling, F., Yoshida, M. and Shibata, T.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 巻: 284 ページ: 9341-9353
  • 査読あり
• [学会発表] 相同組換え酵素の天然変性領域と擬似天然変性領域の組換えでの機能と構造 (2014)
  • 著者名/発表者名: 柴田 武彦
  • 学会等名: 新学術領域研究「天然変性タンパク質の分子認識機構と機能発現」第3回公開シンポジウム
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 20140227-28
• [学会発表] 相同組換え酵素の天然変性領域の機能 : 交差/非交差/末端結合の選択制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 草野 好司
  • 学会等名: 新学術領域研究「天然変性タンパク質の分子認識機構と機能発現」第3回公開シンポジウム
  • 発表場所: 福岡 日本
  • 年月日: 20140227-28
• [学会発表] 天然変性タンパク質が2本鎖DNA 切断修復機構を制御する (2012)
  • 著者名/発表者名: 草野 好司
  • 学会等名: 新学術領域研究「天然変性タンパク質の分子認識機構と機能発現」第2回公開シンポジウム
  • 発表場所: 大阪 日本
  • 年月日: 20120100
• [学会発表] 相同DNA組換え反応における天然変性タンパク質の機能 (2012)
  • 著者名/発表者名: 柴田 武彦, 新井 直人, 草野 好司, 新宮良宣, 香川 亘, 胡桃坂 仁志, 伊藤 隆,美川 務
  • 学会等名: シンポジウム「天然変性領域を介した相互作用に基づくタンパク質応用化学の新展開」.日本農芸化学会2012年度大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2012-03-25
• [学会発表] Roles of intrinsically unstructured proteins in homologous genetic recombination (2011)
  • 著者名/発表者名: Shibata, T.
  • 学会等名: 1st International Symposium on Intrinsically Disordered Proteins
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2011-01-28
• [学会発表] Mitochondrial DNA homoplasmy as gene homogenization of repeated sequences by rolling circle replication (2010)
  • 著者名/発表者名: Shibata, T., Ling, F. and Mikawa, T.
  • 学会等名: 7th Conference of Asian Society for Mitochondrial Research and Medicine(ASMRM) and 10th Conference of Japanese Society of Mitochondrial Research and Medicine (J-mit)
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
  • 年月日: 20101216-18
• [学会発表] Bases of break-induced replication in mitochondrial genome dynamics (2010)
  • 著者名/発表者名: Shibata, T.
  • 学会等名: 57th NIBB Conference : The Dynamic Genome
  • 発表場所: Okazaki, Japan
  • 年月日: 20101014-16
• [学会発表] 相同組換え開始制御に働く天然変性タンパク質の機能 (2010)
  • 著者名/発表者名: 柴田 武彦, 新井 直人, 香川 亘, 胡桃坂仁志, 増田 ときは, 美川 務, 新宮 良宣, 堀 晶子, 凌 楓
  • 学会等名: 第10回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 札幌 日本
  • 年月日: 20100616-18
• [学会発表] 組換えメディエーターの新機能探索と天然変性領域 (2010)
  • 著者名/発表者名: 柴田 武彦
  • 学会等名: 新学術領域研究「天然変性タンパク質の分子認識機構と機能発現」第1回公開シンポジウム
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 2010-01-19
• [学会発表] Search for new functions of a recombination mediator, RAD52 (2009)
  • 著者名/発表者名: Shibata, T.
  • 学会等名: International Symposium on Chromosome cycle and genome dynamics
  • 発表場所: Nasu, Japan
  • 年月日: 20091110-12