真核生物組換え蛋白質の機能解析

1995 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 06044142
• 研究種目: 国際学術研究
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 共同研究
• 研究機関: 国立遺伝学研究所 (1995); 大阪大学 (1994)
• 研究代表者: 小川 智子 国立遺伝学研究所, 細胞遺伝研究系, 教授 (80028208)
• 研究分担者: エーゲルマン エドワード ミネソタ大学, 細胞生物学部門, 教授 ; ビショップ ダグラス シカゴ大学, 細胞照射線腫瘍部門, 講師 ; 篠原 彰 大阪大学, 理学部, 助手 (00252578) ; 小川 英行 大阪大学, 理学部, 教授 (70028207) ; BISHOP Douglas K. Department of Radiation and Cellular Oncology, Medical School, University of Chi ; EGELMAN Edward H. Department of Cell Biology, Medical School, Minnesota University
• 研究期間 (年度): 1994 – 1995
• キーワード: 減数分裂期組換え / Rad51蛋白質 / Lim15(Dmcl)蛋白質 / 組換え開始機構 / 染色体構造 / DNA二重鎖切断 / ssDNA蛋白質(RPA) / 組換え蛋白質の相互作用

研究概要

遺伝的組換えは真核生物で 減数分裂期組換え、抗体遺伝子の再編成、細胞周期の制御に関わり、生物の多様性、遺伝子発言制御に重要な役割を担っている。平成7年度の共同研究では、組換え反応に直接関与し、しかも、構造が大腸菌RecAと類似のRad51とDmcl蛋白と組換えを行う蛋白質複合体の形成を促進するRad52蛋白、減数分裂期組換え開始機構について主に解析した。
1 組換え遺伝子産物の発現磁気と減数分裂期の染色体上での分布を免疫学的手法で解析し、その動的挙動をユリ、マウスで解析した。ユリを用いて、Rad51、Lim15(Dmcl homolog)が染色体の対合に共同して働くこと、マウスを用いて、その後、Rad51がシナトネマ複合体の構成成分になり、更にキアズマ形成に関与し染色体交換反応を行うこと、Lim15蛋白はパキテン期からダイキネシスの間染色体の両端に存在し、テロメアの組換え、あるいは、染色体分配に関与することを示した (小川智子)。
2 酵母ではRad51がDmclの染色体への結合に必要であることを示した(Bishop)。
3 Rad52,Rad51とRPA(ssDNA結合蛋白)蛋白を精製し、RPAとRad52が直接相互作用すること、そこへRad51が結合して安定なヌクレオプロテインフィラメントを形成することを見つけ、Rad52蛋白がリコンビノソーム形成の開始を促進することを提唱した。(篠原)
4 酵母Dmcl蛋白質を精製し生化学的活性の検出を行った。また、これらの二重変異株のDNA鎖切断の修復と組換え、染色体構造の変化の関係を解析し、減数分裂期組換えでこれら類似蛋白質の役割分担を明かにした(Bishop)。
5 組換え開始にMRE11、RAD50、XR2遺伝子が複合体を形成して二重鎖切断を行うこと、RNA結合蛋白であるMre2とMre1がMre2RNAのSplicingを行って、減数分裂期組換えの開始を制御していること等を明らかにした(小川英行)。
6 組換え中間体のホリデ-構造の解離に関わるRuvB蛋白とDNAが結合した電子顕微鏡写真のイメージでRuvB蛋白の立体構造を解析した。RuvBとDnaBはどちらもヘリケース活性を示すが、全く異なったアミ酸配列を持つ蛋白質でありながら、電子顕微鏡による観察では両者がほぼ同じ構造を持つことを示し、蛋白質の3次構造が機能に反映されることをしめした(Egelman)。
7 Rad52蛋白質構造解析を行いRad52が6量体でリング状の構造を形成すること、この構造体のDNA結合性、Rad51またはRPAとの相互作用の仕方を電子顕微鏡観察で明かにしようと試みている(篠原、小川智子、Egelman)。

研究成果

• [文献書誌] Hitoshi Kurumizawa, Shukuko Ikawa, Tomoatsu Ikeya, Tomoko Ogawa and Takehiko Shibata: "A chimera RecA protein exhibits altered double-stranded DNA-binding." J.Biol.Chem.269. 3068-3075 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Tomoko Ogawa, Akira Shinohara, Akira Nabetani, Tomoatsu Ikeya, Xiong Yu, Edward H.Egelman and Hideyuki Ogawa: "RecA-like Recombination Proteins in Eukaryotes : Functions and Structures of RAD51 Genes." Cold Spring Harbor Symp.Quant.Biol.58. 567-576 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Hitoshi Kurumizawa, B.J.Rao, Tomoko Ogawa, Charles M.Radding and Takehiko Shibata,: "A chimeric RecA protein that implicates non-Watson-Crick interaction in homologous pairing" Nucleic Acid Res.22. 3387-3391 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Tomoko Ogawa Akira Shinohara and Tomoatsu Ikeya: "A species-specific interaction of Rad51 and Rad52 proteins" Adv.Biophysics,. 31. 93-100 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Masahiro Terasawa, Akira Shinohara, Yasuo Hotta, Hideyuki Ogawa, and Tomoko Ogawa: "Localization of RecA-like Recombination Proteins on Chromosomes of Lily at Various Meiotic Stages." Genes & Development. 9. 925-934 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] T.Mikawa, R.Masui, T.Ogawa, H.Ogawa and S.Kuramitsu: "N-torminal 33 amino acid residues of Escherichia coli RecA protein contribute to its self-assembly." J.Mol.Biol.250. 471-483 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] A.Shinohara and T.Ogawa: "Homologous recombination : Role of doubl-strand breaks" TiBS, “DNA Repair"A secial issue 22GD07:20. 387-391 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] T.Ikeya, A.Shinohara, S.Sato, S.Tabata and T.Ogawa: "Localization of Mouse Rad51 and Lim 15 on Meiotic Chromosomes at Late Stages of Prophase 1" Genes to Cells. 1(in press). (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] A.Sinohara, M.Shinohara and T.Ogawa: "Roles of Rad52 Protein of Saccharomyces cerevisiae in Homologous Recombination" Cell. Submitted. (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Ryuichi Kato and Hideyuki Ogawa: "An essential gene, ESR1, is required for mitotic cell growth, DNA repair and meiotic recombination in Saccharomyces cerevisiae" Nucleic Acids Research. 22. 3104-3112 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Katsyki Johzuka Hideyuki Ogawa: "Interaction of Mre11 and Rad5- : Two protein required for DNA repair and meiosis-specific double-strand break formation in Saccharomyces cerevisiae" Genetics. 139(in press). (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Hideyuki Ogawa, Katsuki Johzaka, Takuro Nakagawa, Sunhee, Leem and A.H.Hagiwara: "Functions of the yeast meiotic recombination genes, MRE11 and MRE2" Adv.Biophysics. 31. 67-76 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Kazuhiro Maeshima, Katsumi Morimatsu, Akira Shinohara and Toshihiro Horii20GB13:Rad51 homologues in Xenopus leavis : two distinct genes and highly expressed in ovary and testis.: Gene. in press. 67-76 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Dougras Bishop: "Rec51 homologs Dmc1 and Rad51 interact to form multiple nuclear complexes before meiotic chromosome synapsis." Cell. 79. 1081-1092 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Stasiak, A.and Egelman, E.H.: "Structure and Function of RecA-DNA Complexes" Experientia. 50. 192-203 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Bednar, J., Furrer, P., Stasiak, A., Dubochet, J., Egelman, E.H.and Bates, A.D.: "The twist, writhe and overall shape of supercoiled DNA changeduring counterion induced transition from a loosely to a tightly interwoundsuperhelix.Possible implications for DNA structure in vivo." J.Mol.Biol.235. 825-847 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Orlova, A., Yu, X.and Egelman, E.H.: "Three-dimensionalReconstruction of a Co-complex of F-Actin with Antibody Fab Fragments toActin's Amino Terminus." Biophysical Journal. 66. 276-285 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Egelman, E.H.: "The Ghost of Ribbons Past." Current Biology. 4. 79-81 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Stasiak, A., Tsaneva, I., West, S.C., Benson, K., Yu, X.and Egelman, E.H.20GB19:The E.coli RuvB Branch Migration Protein Forms Double Hexameric Rings Around DNA: Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A. 91. 7618-7622 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Tsuprun, V., Anderson, D.and Egelman, E.H: "The Bacteriophage 129 Head-Tail Connector Shows 13-Fold Symmetry in Both Hexagonally-Packed Arrays and as Single Particles" Biophysical Journal. 66. 2139-2150 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Egelman, E.H., Yu, X., Wild, R., Hingorani, M.M.and Patel, S.S: "T7 Helicase/Primase Proteins Form Rings Around Single-Stranded DNA that Suggest a General Structure for Hexameric Helicases" Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A. (in press). (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Egelman, E.H..: "New Insights On F-actin Dynamics.21GC22:Current Opinion in Structural Biology(invited review)" (in press). (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Orlova, A.and Egelman, E.H: "Structural Dynamics of F-actin.I.Changes in the C-terminus" J.Mol.Biol.245. 582-597 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Orlova, A., Prochniewicz, E. and Egelman, E.H: "“Structural Dynamics of F-actin.II.Cooperativity in Structural Transitions"." J.Mol.Biol.245. 598-607 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Nojima, D., Linck, R.and Egelman, E.H.: "At least One of the Protofilaments of the Axonemal Doublet Microtubule is Not Made From Tubulin." Current Biology. 5. 158-167 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Egelman, E.H.and Orlova, A.: "New Insights Into Actin Filament Dynamics" Current Opinion in Structural Biology. 5. 172-180 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Egelman, E.H.: "Structural Studies of Tubulin-Based Motility Race Ahead" Current Biology. 5. 1354-1356 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Yu, X., Angov, E., Camerini-Otero, R.D.and Egelman, E.H.: "Structural Polymorphism of the RecA Protein from the Thermophilic Bacterium T.Aquaticus" Biophysical J.69. 2728-2738 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Egelman, E.H.and Orlova, A.: "Allostery, Cooperativity and Different Structural States in F-Actin" Journal of Structural Biology. 115. 159-162 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Yu, X., Jezewska, M.J., Bujalowski, W.and Egelman, E.H.: "The E.coli“DnaB Helicase Exists in Several Different Hexameric States" J.Mol.Biol.(in press). (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Yu, X., Hingorani, M., Patel, S.S. and Egelman, E.H.: "DNA Binds Asymmetrically to One or Two Subunits of Bacteriophage T7 gp4b Hexameric-Helicase" J.Mol.Biol.submitted. (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 小川智子 篠原 彰 小川 英行: "真核生物の組換え蛋白質Rad51とRad52の機能と構造" 実験医学(羊土社)「トピックス」. 12. 524-547 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 小川 英行 小川 智子: "酵母に観る最新の真核性物象 VI.組換え機構 減数分裂期組換え-関与する遺伝子とその普遍性-" 蛋白質 核酸 酵素(共立出版). 39臨時増刊号. 568-578 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 篠原 彰 小川 英行 小川智子: "真核生物の組換え(修復)に働く遺伝子" 細胞工学(秀潤社). 13. 710-719 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 小川智子: "真核生物の組換え蛋白質の機能と構造" 第25回 放射性総合医学研究所シンポジウム. 25. 25-37 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 篠原 彰 小川 英行 小川智子: "真核生物RAD51遺伝子の構造と機能" 日本臨床(日本臨床社). 53. 239-249 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 荻原(林)亜紀、小川 英行: "相同性組換えの機構" 実験医学. 13(増刊). 1243-1251 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 小川 英行編著: "Japan Scientific Societies and Elsevier." Advances in Biophysics : Molecular Mechanisms of Genetic Recombination. 1-238 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Hitoshi Kurumizaka, Shukuko Ikawa, Tomoatsu Ikeya, Tomoko Ogawa and Takehiko Shibata: "A chimera RecA protein exhinits altered double-standed DNA-binding" J.Biol.Chem. 269. 3068-3079 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Tomoko Ogawa, Akira Shinohara, Akira Nabetani, Tomoatsu Ikeya, Xiong Yu, Edward H.Egelman and Hideyuki Ogawa: "RecA-like Recombination Proteins in Eukaryotes : Functions and Structures of RAD51 Genes" Cold Spring Harbor Symp.Quant.Biol. 58. 567-576 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Hitoshi Kurumizaka, B.J.Rao, Tomoko Ogawa, Charles M.Radding and Takehiko Shibata: "A chimeric RecA protein that implicates non-Watson-Crick interaction in homologous pairing" Nucleic Acid Res.22. 3387-3391 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] TOMOKO Ogawa Akira Shinohara and Tomoatsu Ikeya: "A species-specific interaction of Rad51 and Rad52 proteins" Adv.Biophysics. 31. 93-100 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Masahiro Terasawa, Akira Shinohara, Yasuo Hotta, Hideyuki Ogawa and Tomoko Ogawa.: "Localization of RecA-like Recombination proteins on Chromosomes of Lily at Various Meiotic Stages" Genes & Development. 9. 925-934 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] T.Mikawa, R.Masui, T.Ogawa, H.Ogawa and S.Kuramitsu: "N-terminal 33 amino acid residues of Escherichia coli RecA protein contribute to its self-assembly" J.Mol.Biol.250. 471-483 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] A.Shinohara and T.Ogawa: "Homologous recombination : Role of double-strand breaks" TiBS "DNA Repair" A secial issue. 20. 387-391 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] T.Ikeya, A.Shinohara, S.Sato, S.Tabata and T.Ogawa: "Localization of Mouse Rad51 and Lim15 on Meiotic Chromosomes at Late Stages of Prophase 1." Genes to Cells. 1 (in press). (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] A.Shinohara, M.Shinohara and T.Ogawa: "Roles of Rad52 Protein of Saccharomyces cerevisiae in Homologous Recombination." Cell. (Submitted). (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Ryuichi Kato and Hideyuki Ogawa: "Nucleic Acid Res." An essential gene, ESR1, is required for mitotic cell growth, DNA repair and meiotic recombination in Saccharomyces cerevisiae. 22. 3104-3112 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Katsyki Johzuka and Hideyuki Ogawa: "Interaction of Mre11 and Rad5- : Two protein required for DNA repair and meiosis-specific double-stand break formation in Saccharomyces cerevisiae" Genetics. 139(In press). (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Hideyuki Ogawa, Katsuki Johzuka, Takuro Nakagawa, Sun hee, Leem and A.H.Hagiwara: "Functions of the yeast meiotic recombination genes, MRE11 and MRE2" Adv.Biophysics. 31. 67-76 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Stasiak, A.and Egelman, E.H.: "Structure and Function of RecA-DAN Complexes." Experientia. 50. 192-203 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Bednar, J., Furrer, P., Stasiak, A., Dubochet, J., Egelman, E.H.and Bates, A.D.: "The twist, writhe and overall shape of supercoiled DNA change during counterion induced transition from a loosely to a tightly interwound superhelix.Possible implications for DNA structure in vivo." J.Mol.Biol.235. 825-847 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Orlova, A., Yu, X.and Egelman, E.H.: "Three-dimensional Reconstruction of a Co-complex of F-Actin with Antibody Fab Fragments to Actin's Amino Terminus." Biophysical Journa. 166. 276-285 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Egelman, E.H.: "The Ghost of Ribbons Past." Current Biology. 4. 79-81 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Stasiak, A.Tsaneva, I., West, S.C., Benson, K., Yu, X.and Egelman, E.H.: "The E.coli RuvB Branch Migration Protein Forms Double Hexameric Rings Around DNA." Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.91. 7618-7622 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Tsuprun, V., Anderson, D.and Egelman, E.H.: "The Bacteriophage phi29 Head-Tail Connector Shows 13-Fold Symmetry in Both Hexagonally-Packed Arrays and as Single Particles." Biophysical Journal. 66. 2139-2150 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Egelman, E.H., Yu, X., Wild, R., Hingorani, M.M.and Patel, S.S.: "Bacteriophage T7 Helicase/Primase Proteins From Rings Around Single-Stranded DNA that Suggest a General Structure for Hexameric Helicases." Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.92. 3869-3873 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Orlova, A.and Egelman, E.H.: "Structural Dynamics of F-actin.I.Changes in the C-terminus." J.Mol.Biol.245. 582-597 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Orlova, A., Prochniewicz, E.and Egelman, E.H.: "Dynamics of F-actin.II.Cooperativity in Structural Transitions." J.Mol.Biol.245. 598-597 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Nojima, D., Linck, R.and Egelman, E.H.: "At Least One of the Protofilaments of the Axonemal Doublet Microtubule is Not Made From Tubulin." Current Biology. 5. 158-167 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Egelman, E.H.and Orlova, A.: "New Insights Into Actin Filament Dynamics." Current Opinion in Structural Biology. 5. 172-180 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Egelman, E.H.: "Structural Studies of Tubulin-Based Motility Race Ahead" Current Biology. 5. 1354-1356 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Yu, X., Angov, E., Camerini-Otero, R.D.and Egelman, E.H.: "Structural Polymorphism of the RecA Protein from Thermophilic Bacterium T.Aquaticus" Biophysical J.69. 2728-2738 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Egelman, E.H.and Orlova, A.: "Allostery, Cooperativity and Different Structural States in F-Actin" ournal of Structural Biology J.115. 159-162 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Yu, X., Jezewska, M.J., Bujalowski, W.and Egelman, E.H.: "The E.coli "DnaB Helicase Exists in Several Different Hexameric States" J.Mol.Biol.(in press). (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Yu, X., Hingorani, M., Patel, S.S.and Egelman, E.H.: "DNA Binds Asymmetrically to One or Two Subunits of the Bacteriophage T7 gp4b Hexameric Hellcase" (Submitted). (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] D.Bishop: "RecA homologs Dmc1 and Rad51 interact to form multiple nuclear complexes before meiotic chromosome synapsis." Cell. 79. 1081-1092 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より