組換えと複製におけるHolliday構造の形成と解離の機構

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13141203
• 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: 森下 卓 大阪大学, 微生物病研究所, 助手 (50273701) ; 菱田 卓 大阪大学, 微生物病研究所, 助手 (60335388) ; 岩崎 博史 横浜市立大学, 大学院・総合理学研究科, 助教授 (60232659) ; 石野 良純 九州大学, 大学院・農学研究院, 教授 (30346837) ; 森川 耿右 生物分子工学研究所, 部長(研究職) (80012665)
• キーワード: 相同的DNA組換え / Holliday構造 / RuvABC / 出芽酵母

研究概要

DNAが損傷を受けたり複製の阻害が起こったとき、ゲノムの安定性を維持するために細胞は種々の機構をもっている。特に二重鎖切断が起きた時には、相同的組み換えに依る正確な修復が重要である。私達は大腸菌では組み換え反応の後期過程でRuvABCタンパク質が組み換え中間体Holliday構造の解離を行うことを明らかにし、本研究では構造生物学的研究と分子生物学的研究を組み合わせて、その反応機構の詳細を解明しようとしている。
本年度の主要な成果として、RuvAとRuvBタンパク質の複合体の結晶構造を解くことが出来、この構造とミュータントタンパク質の生化学的解析の結果から、RuvAB-Holliday構造DNA複合体のモデルを提唱した。
真核生物の組み換え後期過程はあまり解析が進んでいないので、組み換え後期に関与する新規遺伝子を分裂酵母で遺伝学的方法を用いて探索した。その結果新規の組み換え遺伝子を多数同定した(slr1-10)。rad60遺伝子(slr1)はそのうちの1つで、放射線や自然におこるDNA二重鎖切断の修復に関与し生育に必須の遺伝子であることを明らかにした。slr5遺伝子はF-box DNAヘリカーゼをコードし、組み換え後期過程に関与することを明らかにした。
バクテリアからヒト迄高度に保存されている遺伝子mgs1の機能を大腸菌と出芽酵母で解析した。その結果、Mgsたんぱく質は複製ホークで複製装置と相互作用して、複製阻害が起きた時、異常な複製を抑えることによってゲノムの安定性を維持するために働くことを明らかにした(論文準備中)。
超高熱古細菌でHolliday構造に特異的に働くたんぱく質を探索して、複製ホーク構造特異的にDNAを切断する新規の酵素を発見して、それをコードする遺伝子hefを同定した。

研究成果

• [文献書誌] Hishida T, Ohno T, Iwasaki H, Shinagawa H.: "Saccharomyces cerevisiae MGS1 is essential in strains deficient in the RAD6-dependent DNA damage tolerance pathway"EMBO J.. 2・8. 2019-2029 (2002)
• [文献書誌] Morishita T, Tsutsui Y, Iwasaki H, Shinagawa H.: "The Schizosaccharomyces pombe rad60 gene is essential for repairing double-strand DNA breaks spontaneously occurring during replication and induced by DNA-damaging agents"Mol. Cell Biol.. 22・10. 3537-3548 (2002)
• [文献書誌] Yamada K, Iwasaki H, Shinagawa H, Morikawa K.et al.: "Crystal structure of the RuvA-RuvB complex : a structural basis for the Holliday junction migrating motor machinery"Mol. Cell 2002. 10・3. 671-681 (2002)
• [文献書誌] Komori K, Fujikane R, Shinagawa H, Ishino Y.: "Novel endonuclease in Archaea cleaving DNA with various branched structure"Genes Genet. Syst.. 77・4. 227-241 (2002)
• [文献書誌] Takamatsu C, Shinagawa H, Hamasaki N, Kang D.et al.: "Regulation of mitochondrial D-loops by transcription factor A and single-stranded DNA-binding protein"EMBO Rep. 3・5. 451-456 (2002)
• [文献書誌] Matsumiya S, Ishino S, Ishino Y, Morikawa K.: "Physical interaction between proliferating cell nuclear antigen and replication factor C from Pyrococcus furiosus"Genes Cells. 7・9. 911-922 (2002)