ほ乳動物細胞のG1期制御因子から複製装置にいたるシグナル伝達ネットワークの解明

2005 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12141101
• 研究機関: (財)東京都医学研究機構
• 研究代表者: 正井 久雄 (財)東京都医学研究機構, 東京都臨床医学総合研究所, 副参事研究員 (40229349)
• 研究分担者: 大谷 清 東京医科大学, 疾患遺伝子実験センター, 講師 (30201974) ; 釣本 敏樹 九州大学, 大学院理学研究院, 教授 (30163885) ; 藤田 雅俊 国立がんセンター研究所, ウィルス部, 室長 (30270713) ; 村上 洋太 京都大学, ウィルス研究所, 助教授 (20260622)
• キーワード: G1-S期移行 / E2F転写因子 / DNA複製前複合体 / MCMタンパク質 / Cdc7キナーゼ / サイクリン依存性キナーゼ / 核マトリックス付着 / クランプ=クランプローダー

研究概要

G1期のシグナルはCdk4-サイクリンの活性化を通じてE2F転写因子の活性化をもたらす。E2Fは、G1-S期移行に必須な因子のみならず、S期因子、チェックポイント因子、修復因子さらにG2-M期進行に必要な因子も誘導し、細胞を増殖サイクルへと導くとともに、複製進行や引き続く細胞分裂の過程の協調的連動に貢献する。E2Fにより発現誘導された、複製タンパク質は複製複合体の形成と活性化を促進する。ORC,Cdc6,Cdt1,MCMに依存して、鋳型上にpreRC(prereplicative complex;複製前複合体)が形成されるが、転写因子を介した核マトリックスと複製装置との密接な相互作用が複製装置の形成に重要な役割を果たしている可能性が示された。CdkとCdc7は、MCM2および4のN端領域を広範にリン酸化し、これにより複製複合体の成熟、ヘリカーゼの活性化をもたらしpreRCを活性化する。この過程でMCMヘリカーゼは特定の鋳型DNA構造により活性化される。複製フォークの進行時には、複数のクランプ・ローダーシステムが連動し、多様なDNA代謝酵素、DNA合成酵素が機能的に協調し複製から分配にいたる染色体動態の厳密な制御を可能にする。癌細胞や、全能性の幹細胞では、複製因子の多くあるいは特定のサブセットが過剰に発現しており、タンパク質機能ネットワークが異なる定常状態にあり、それぞれの細胞特有の細胞周期進行に関連している可能性がある。これらの過程に関与する因子の発現の脱制御は、ゲノムの不安定性を誘導すること、複製因子の発現抑制により、がん細胞特異的な細胞死が誘導されることも示され、複製因子が制癌の標的となる可能性が示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Hskl kinase is required for induction of meiotic double-stranded DNA breaks without involving checkpoint kinases in fission yeast. (2006)
  • 著者名/発表者名: Ogino, K., Hirota, K., Matsumoto, S., Takeda, T., Ohta, K., Arai, K., Masai, H.
  • 雑誌名: Proc.Natl.Acad.Sci.USA (印刷中)(accepted for publication)
• [雑誌論文] "Replication initiation from a novel origin identified in the Th2 cytokine cluster locus requires a distant conserved non-coding sequence." (*cocommunicating authors) (2006)
  • 著者名/発表者名: Haayashida, T., Oda, M., Ohsawa, K., Yamaguchi A., Giacca, M., Locksley, R.M., Masai H., Miyatake, S.
  • 雑誌名: J.Immunol. (印刷中)
• [雑誌論文] Rad3-Cds1 mediates coupling of initiation of meiotic recombination with DNA replication : Mei4-dependent transcription as a potential target of meiotic checkpoint. (2006)
  • 著者名/発表者名: Ogino, K., Masai, H.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 281 ページ: 1338-1344
• [雑誌論文] Stabilization of a stalled replication fork by concerted actions of two helicases. (2006)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, T., Masai, H.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 281 ページ: 3484-3493
• [雑誌論文] Crystallization and preliminary crystallographic analysis of the N-terminal domain of PriA from Escherichia coli. (2006)
  • 著者名/発表者名: Sasaki, K., Ose, T., Tanaka, T., Mizukoshi, T., Ishigaki, T., Maenaka, K., Masai, H., Kohda, D.
  • 雑誌名: Biochim.Biophys.Acta. 1764 ページ: 157-160
• [雑誌論文] Nuclear import of Epstein-Barr Virus Nuclear Antigen 1 mediated by NPI-1 (Importin ・5) is up- and down-regulated by phosphorylation of the nuclear localization signal for which Lys379 and Arg380 are essential. (2006)
  • 著者名/発表者名: Kitamura, R., Sekimoto, T., Ito, S., Harada, S., Yamagata, H., Masai, H., Yoneda, H., Yanagi, K.
  • 雑誌名: J.Virol. 80 ページ: 1979-1991
• [雑誌論文] Cell cycle and developmental regulations of replication factors in mouse embryonic stem cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Fujii-Yamamoto, H., Kim, J-M., Arai, K., Masai, H.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 280 ページ: 12976-12987
• [雑誌論文] A second human Dbf4/ASK-related protein, Drf1/ASKL1 is required for efficient completion of S and M phases. (2005)
  • 著者名/発表者名: Yoshizawa, N., Ishii, A., Taniyama, C., Matsui, E., Arai, K., Masai, H.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 280 ページ: 13062-13070
• [雑誌論文] Functional analyses of mouse ASK, an activator subunit for Cdc7 kinase, using conditional ASK knockout ES cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Yamashita, N., Kim, J-M., Koiwai, O., Arai, K., Masai, H.
  • 雑誌名: Genes to Cells 50 ページ: 551-563
• [雑誌論文] DNA binding and helicase actions of mouse Mcm4/6/7 helicase. (2005)
  • 著者名/発表者名: You, Z., Masai, H.
  • 雑誌名: Nucl.Acids Res. 33 ページ: 3033-3047
• [雑誌論文] Novel human origins of DNA replication selected from a library of nascent DNA. (2005)
  • 著者名/発表者名: Todorovic, V., Giadrossi, S., Pelizon, C., Masai, H., Giacca, M.
  • 雑誌名: Mol.Cell 19 ページ: 567-575
• [雑誌論文] Hsk1-Dfp1/Him1, the Cdc7-Dbf4 Kinase in Schizosaccharomyces pombe, associates with Swi1, a component of the replication fork protection complex. (2005)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto, S., Ogino, K., Noguchi, E., Russell, P., Masai, H.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 280 ページ: 42536-42542
• [雑誌論文] Control of DNA replication : regulation and activation of eukaryotic replicative helicase, MCM. (2005)
  • 著者名/発表者名: Masai, H., You, Z., Arai, K.
  • 雑誌名: IUBMB Life 57 ページ: 323-335