DNA組換えと組換え修復の普遍的機構

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08280102
• 研究種目: 重点領域研究
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 品川 日出夫 大阪大学, 微生物病研究所, 教授 (40029799)
• 研究分担者: 堀田 康雄 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 教授 (30190218) ; 城石 俊彦 国立遺伝学研究所, 遺伝実験生物保存研究センター, 助教授 (90171058) ; 堀内 崇 岡崎国立共同研究機構, 基礎生物学研究所, 教授 (60108644) ; 榎本 武美 東北大学, 薬学部, 教授 (80107383) ; 小林 一三 東京大学, 医科学研究所, 助教授 (30126057)
• キーワード: 相同的DNA組換え / 組換え修復 / 二重鎖切断 / 組換えホットスポット

研究概要

相同的DNA組換えと組換え修復の機構をバクテリアから酵母、哺乳動物に至る種々の主要なモデル実験生物を研究材料に用いて研究した。
本年度の主要な研究成果は、
1.二重鎖切断と組換え修復システム
制限修復系をもつプラスミドの利己的安定化の機構として、制限酵素による二重鎖DNA切断による宿主殺しの機構を小林は提唱してきたが、宿主側の組換えの機構がこの利己的機構への対抗手段であることを支持する実験的証拠を提示した。
2.組換えの初期過程の機構
減数分裂期の組換えは二重鎖切断によって開始されると考えられているが、城石はマウスMHC領域内に存在する組換えのホットスポットであるpb遺伝子座近傍の切断点の分子マッピングを行い、多くの切断点が2.4kbの特定のDNA断片上にあることを示した。榎本はブルーム症候群やワーナー症候群の原因遺伝子のホモログであるRecQホモログを酵母より単離して、この遺伝子の破壊株を作成して、表現型を解析した。
3.DNA組換えと複製の接点
品川は組換え中間体であるHolliday構造の分岐的移動に働くDNAヘリケースであるRecGがRループを解消させるRNAヘリケース活性をもっていることを証明し、複製開始を調節する機能をもっていることを証明した。
堀内はDNA複製の終結点にTer結合タンパク質が結合すると複製フォークの進行を止めて組換えのホットスポットになることを明らかにしてきたが、本年は、Terタンパク質とTer配列の複合体の三次元構造をX線結晶解析によって解明し、フォーク進行の阻止機構を提唱した。

研究成果

• [文献書誌] Shinagawa,H.,Iwasaki,H.: "Processing the Holliday junction in homologous recombination." Trends Biochem.Sci.21. 107-111 (1996)
• [文献書誌] Fukuoh,A.,Iwasaki,H.,Ishioka,K.Shinagawa,H.: "ATP-dependent resolution of R-loops at the ColE1 replication origin by Escherichia coli RecG protein a Holliday junction-specific helicase." EMBO J.16. 203-209 (1997)
• [文献書誌] Kamada,K.Horiuchi,T.,Ohsumi,K.,Shimamoto,N.,Morikawa,K.: "Structure of a replication-terminator protein complexed with DNA." Nature. 383. 598-603 (1996)
• [文献書誌] Kobayashi,T.,Horiuchi,T.: "A yeast gene product,Fob1 protein,required for both replication fork blocking and recombinational hotspot activities." Genes to Cells. 1. 465-474 (1996)
• [文献書誌] Mizuno,K.,Koide,T.,Moriwaki,K.,Shiroishi,T.: "Molecular analysis of recombinational hotspot adjacent to Lmp2 gene in the mouse MHC:fine location and chromatin structre." Mammal.Genome. 7. 490-496 (1996)
• [文献書誌] Yamamoto,K.,Fujitani,Y.,Kobayashi,I.: "Orientation-dependence in Homologous Recombination." Genetics. 143. 27-36 (1996)
• [文献書誌] Shinagawa,H.: "SOS response as an adaptive response to DNA damage in prokaryotes.In Stress-inducible Cellular Responses," Basel:Birkhddnser Verlag.U.Feige,R.I.Morimoto,I.Yahara and B.Polla,eds., 221-235 (1996)
• [文献書誌] Kobayashi,I.: "DNA modification and restriction:Selfish behavior of an epigenetic system.In“Epigenetic regulation of gene expression"" Cold Spring Harbor Laboratory Press,New York Russo,V.,Martienssen,R.,Riggs,A eds., 155-172 (1996)