DNAのエンドジョイニングによる組換えの機構

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10216201
• 研究機関: (社)北里研究所
• 研究代表者: 池田 日出男 社団法人北里研究所, 基礎研究所, 部長 (10012775)
• 研究分担者: 小方 康至 国立遺伝学研究所, 放射線・アイソトープセンター, 助手
• キーワード: DNA二本鎖切断 / DNAエンドジョイニング / 非相同組換え / RecEエキソヌクレアーゼ / H-NSタンパク質 / Tag DNAグリコシラーゼ / DNAトポイソメラーゼII / WRNヘリケース

研究概要

本研究では染色体異常の原因となるDNA二本鎖切断、エンドジョイニング、非相同組換えの起こるメカニズムを、独自に作製した大腸菌及び酵母のアッセイ系を用いて解析した。大腸菌においては、DNA複製に関わるDnaBヘリケース、相同組換えに関わるExoVIII(RecE)エキソヌクレアーゼ及びRecTタンパク質、そしてDNAリガーゼがDNA二本鎖切断及びエンドジョイニングに必要であることを明らかにした。さらに、DNA結合タンパク質であるH-NSが非相同組換えを抑制する機能を持つことから、H-NSは、DNAを安定に維持するという役割を担っていることを示した。また、栄養飢餓という条件で、DNA二本鎖切断と非相同組換えが大幅に亢進されるが、通常はTag及びAlkA DNAグリコシラーゼが非相同組換えの発生を制御していることが分かった。この結果から、この条件下ではアルキル化によるDNA損傷が蓄積し、DNAの二本鎖切断と非相同組換えが亢進するというモデルを提唱した。さらに、出芽酵母の非相同組換え検出系を用いて、トポイソメラーゼII阻害剤が非相同組換えを誘導することを明らかにした。トポイソメラーゼのサブユニットの崩壊によって二本鎖切断が生じ、その切断末端をエンドジョイニングによって再結合されると考えられる。さらに、ウエルナー症候群原因遺伝子の産物WRNヘリケースの機能のひとつとして、このタンパク質と会合するタンパク質WHIPを見出した。出芽酵母のWHIPはSgs1と遺伝子学的にも相互作用があり、WHIP SGS1二重変異株はそれぞれの単独変異株よりも早く老化することが分かった。

研究成果

• [文献書誌] Shanado, Y., Hanada, K., Ikeda, H.: "Suppresion of gamma-ray-induced illegitimate recombination in Escherichia coli by the DNA binding protein H-NS"Mol. Gen. Genet.. 265. 242-248 (2001)
• [文献書誌] Tatebayashi, K., Tani, T., Ikeda, H.: "Fission yeast Mog1p homologue, which interacts with the small GTPase Ran, is required for mitosis-to-interphase transition and poly(A)^+ RNA metabolism"Genetics.. 157. 1513-1522 (2001)
• [文献書誌] Kang, S.-W., Ikeda H.: "WRN homolgues in non-human systems. In Werner syndrome : Implications for aging and cancer"Gann Monograph on Cancer Reserch.. 49. 137-145 (2001)
• [文献書誌] Onda, M., Yamaguchi, J., Hanada, K., Asami, Y., Ikeda, H.: "Role of DNA ligase in the illegitimate recombination that generates λ bio transducing phages"Genetics. 158. 29-39 (2001)
• [文献書誌] Takeda, T., Ogino, K., Tatebayashi, K., Ikeda, H., Arai, K., Masai, H.: "Regulation of initiation of S phase, replication checkpoint signaling and maintenance of mitotic chromosome structures during S phase by Hsk1 kinase in the fission yeast"Mol. Biol. Cell.. 12. 1257-1274 (2001)
• [文献書誌] Shobuike, T., Tatebayashi, K., Tani, T., Sugano, S., Ikeda, H.: "The dhp1^+ gene, encoding a putative nuclear 5'-3' exoribonuclease, is required for proper chromosome segregation in fission yeast"Nucleic Acid Res.. 29. 1326-1333 (2001)
• [文献書誌] Hanada, K., Yamashita, T., Shobuike, Y., Ikeda, H.: "Role of DnaB belicase in UV-induced illegitimate recombination in E. coli"J. Bacteriol.. 183. 4964-4969 (2001)
• [文献書誌] Kawabe, Y., Branzei, D., Hayashi, T., Suzuki, H., Masuko, T., Onda, T., Heo, S.J., Ikeda, H., Shimamoto, A., Furuichi, Y., Seki, M., Enomoto, T.: "A novel protein interacts with the Werner's syndrome gene product physically and functionally"J. Biol. Chem.. 276. 20364-20369 (2001)