動物体細胞株を使った逆遺伝学によるDNA組み換え、修復、複製の系統的解析

2005 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13141202
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 園田 英一朗 京都大学, 医学研究科, 助教授 (50281093)
• 研究分担者: 榎本 武美 東北大学, 薬学研究科, 教授 (80107383) ; 大森 治夫 京都大学, ウイルス研究所, 助教授 (10127061)
• キーワード: 遺伝学 / 遺伝子 / 癌 / ゲノム / 老化

研究概要

(園田)今年度は、動物細胞DNA修復ネットワークの基礎研究に加え、臨床に応用できる研究も展開した。紫外線によるDNA損傷を特異的に修復していると考えられていた損傷乗り越えポリメラーゼXP-Vが、DNA組換え時にも機能するという知見を見いだした。また、塩基除去修復に関与していると考えられていたポリADPリボースポリメラーゼが組換え蛋白KUを制御することで2重鎖切断修復にも重要な役割を果たしていることを見いだした。臨床に応用できる研究として、様々な修復欠損株を網羅的に解析し、抗癌剤シスプラチンによる損傷がどの修復系で直されているか調べ、複製後修復、ファンコニ経路、相同組換えが主要な経路であることを見いだした。さらに変異導入ポリメラーゼゼータ変異株が一酸化窒素NOに感受性を示すことを発見し、発癌と慢性炎症(NOが過剰に産生)の関係の一端を明らかにした。(榎本)DT40細胞から作製した遺伝子破壊を用いた遺伝学的解析により、DNA傷害誘導時には、BLMはRAD52の関与する組換え経路ではなく、XRCC3が関与する経路の下流で機能し、傷害により複製中に形成されるpseudo Holliday junctionを解消している可能性が示唆された。出芽酵母のモデル系を用い、BLMの酵母ホモローグであるSgs1とTop3の複合体に含まれる高等真核細胞のBLM結合タンパク質BLAP75の酵母ホモローグ(Rmi1)の機能を解析した。その結果、Rmi1はRad51が関与する相同組換え経路で機能していることが明らかになった。(大森)複数存在する損傷乗り越え型DNAポリメラーゼはそれぞれ異なる種類の損傷のバイパス合成に関わると考えられているが、個々の酵素が損傷箇所にどうやってリクルートされるかは未だに不明である。DNA損傷が引き金となっておこるPCNAのモノユビキチン化が複製型DNAポリメラーゼから損傷乗り越え型DNAポリメラーゼへのスイッチに重要であると考えられているが、実際PolkもまたPolh同様にモノユビキチン化されたPCNAに強く結合することが明らかになった。PolkやPolhのPCNA結合配列を含むペプチドと修飾されていないPCNAに対する結合の強さを調べたところ、Polhのペプチドの方が遥かに強い結合能を有することが明らかになった。おそらく、このことがPolhを選択的に損傷箇所にリクルートすることに繋がっているものと考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Critical roles for polylmerase zeta in cellular tolerance to nitric oxide-induced DNA damage (2006)
  • 著者名/発表者名: Wu, X., Takenaka, K., Sonoda, E., Hochegger, H., Kawanishi, S., Kawamoto, T., Takeda, S., Yamazoe, M.
  • 雑誌名: Cancer Res 66 ページ: 748-754
• [雑誌論文] Involvement of Vertebrate Pol{kappa} in Translesion DNA Synthesis across DNA Monoalkylation Damage (2006)
  • 著者名/発表者名: Takenaka, K., Ogi, T., Okada, T., Sonoda, E., Guo, C., Friedberg, E.C., Takeda, S.
  • 雑誌名: J Biol Chem 281 ページ: 2000-2004
• [雑誌論文] Parp-1 protects homologous recombination from interference by Ku and Ligase IV in vertebrate cells (2006)
  • 著者名/発表者名: Hochegger, H., Dejsuphong, D., Fukushima, T., Morrison, C., Sonoda, E., Schreiber, V., Zhao, G.Y., Saheri, A.Masutani, M., Adachi, N.
  • 雑誌名: EMBO J (in press)
• [雑誌論文] Rad18 regulates DNA Polymerase k and is required for recovery from S-phase checkpoint-mediated arrest. (2006)
  • 著者名/発表者名: Bi X, Laura R.Barkley, LB, Slater DM, Tateishi S, Yamaizumi M, Ohmori H., Vaziri C.
  • 雑誌名: Mol.Cell.Biol. (in press)
• [雑誌論文] Translesion DNA synthesis across mono ADP-ribosylated dG by Y-family DNA polymerases (2006)
  • 著者名/発表者名: Kawanishi M, Matsukawa K, Ohashi E, Takamura T, Otsuka Y, Watanabe M, Sugimura T, Nakabayashi K, Hanaoka F, Ohmori H, Yagi T.
  • 雑誌名: New Developments in Mutation Research (in press)
• [雑誌論文] Differential and collaborative actions of Rad51 paralog Proteins in cellular response to DNA damage (2005)
  • 著者名/発表者名: Yonetani, Y., Hochegger, H., Sonoda, E., Shinya, S., Yoshikawa, H., Takeda, S., Yamazoe, M.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res 25 ページ: 6103-6111
• [雑誌論文] Multiple roles of vertebrate REV genes in DNA repair and recombination (2005)
  • 著者名/発表者名: Okada, T., Sonoda, E., Yoshimura, M., Kawano, Y., Saya, H., Kohzaki, M., Takeda, S.
  • 雑誌名: Mol Cell Biol 25 ページ: 103-6111
• [雑誌論文] Multiple repair pathways mediate tolerance to chemotherapeutic cross-linking agents in vertebrate cells (2005)
  • 著者名/発表者名: Nojima, K., Hochegger, et al., Sonoda, E.
  • 雑誌名: Cancer Res 65 ページ: 11704-11711
• [雑誌論文] Caenorhabditis elegans gemini homologue participates in cell cycle regulation and germ line development (2005)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichiro Yanagi
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 280 ページ: 19689-19694
• [雑誌論文] Human Werner helicase interacting Protein 1 (WRNIP1) functions as a novel modulator for DNA polymerase (2005)
  • 著者名/発表者名: Toshiki Tsurimoto
  • 雑誌名: Genes to Cells 10 ページ: 012-022
• [雑誌論文] Normal immunoglobulin gene somatic hypermutation in Pol_-Pol_double-deficient mice (2005)
  • 著者名/発表者名: Shimizu T, Azuma T, Ishiguro M, Kanjo N, Yamada S, Ohmori H.
  • 雑誌名: Immunol Lett. 9 ページ: 259-264
• [雑誌論文] DNA Polymerase k is specifically required for recovery from the benzo[a]pyrene-dihydrodiol epoxide (BPDE)-induced S-phase checkpoint (2005)
  • 著者名/発表者名: Bi X, Slater DM, Ohmori H, Vaziri C.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 280 ページ: 22343-22355
• [雑誌論文] Fen-1 facilitates homologous recombination by removing divergent sequences at DNA break ends (2005)
  • 著者名/発表者名: Kikuchi, K., Taniguchi, Y., Hatanaka, A., Sonoda, E., Hochegger, H., Adachi, N., Matuzaki, Y., Koyama, H., van Gent, D.C.
  • 雑誌名: Mol Cell Biol 25 ページ: 6948-6955
• [雑誌論文] Dual roles for DNA polymerase eta in homologous DNA recombination and translesion DNA synthesis (2005)
  • 著者名/発表者名: Kawamoto, T., Araki, K., Sonoda, E., Yamashita, Y.M., Harada, K., Kikuchi, K., Masutani, C., Hanaoka, F., Nozaki, K.
  • 雑誌名: Mol Cell 20 ページ: 793-799
• [雑誌論文] Similar effects of Brca2 truncation and Rad51 paralog deficiency on immunoglobulin V gene diversification in DT40 cells support an early role for Rad51 paralogs in homologous recombination (2005)
  • 著者名/発表者名: Hatanaka, A., Yamazoe, M., Sale, J.E, Takata, M., Yamamoto, K., Kitao, H., Sonoda, F., Kikuchi, K., Yonetani, Y., Takeda, S.
  • 雑誌名: Mol Cell Biol 25 ページ: 1124-1134
• [雑誌論文] The ability of Sgs1 to interact with DNA topoisomerase III is essential for damage-induced recombination (2005)
  • 著者名/発表者名: Ayako Ui
  • 雑誌名: DNA Repair 4 ページ: 191-201
• [雑誌論文] Epistasis between Fanconi anemia protein FANCC and BLM helicase in suppressing sister chromatid exchanges. (2005)
  • 著者名/発表者名: Seiki Hirano
  • 雑誌名: EMBO Journal 24 ページ: 418-427
• [雑誌論文] Licensing for DNA replication requires a strict sequential assembly of Cdc6 and Cdt1 onto chromatin in Xenopus egg extracts. (2005)
  • 著者名/発表者名: Takashi Tsuyama
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 33 ページ: 765-775
• [図書] DT40 Handbook
  • 著者名/発表者名: Masayuki Seki
  • 出版者: Springer(In press)