染色体の動態制御機構による多様な生命体の維持・継承

2004 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13CE2006
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 柳田 充弘 京都大学, 大学院・生命科学研究科, 教授 (80025428)
• 研究分担者: 武田 俊一 京都大学, 大学院・医学研究科, 教授 (60188191) ; 竹安 邦夫 京都大学, 大学院・生命科学研究科, 教授 (40135695) ; 石川 冬木 京都大学, 大学院・生命科学研究科, 教授 (30184493) ; 松本 智裕 京都大学, 放射線生物研究センター, 教授 (80212223)
• キーワード: 生命継承 / 染色体 / 細胞周期 / 修復 / 組み換え

研究概要

<柳田研>
動原体構成因子hMis12を解析し、hMis12が動原体の中核となるタンパク質複合体を形成する事、ならびに既知の動原体タンパク質に加えHP1の存在を新規に見いだした。Nature cell biologyに公表した。新規動原体タンパク質を新たに5種同定し、そのうちMis16とMis18が動原体タンパク質の局在化に最も上流で機能し、動原体におけるヒストンの脱アセチル化状態の維持に必要である事を示した。Cellに公表した。セキュリン/セパレース複合体の解析を進め、細胞周期の間期におけるセパレースの切断活性がDNAの修復に必須であるという新たな機能を見いだした。Natureに公表した。分裂酵母の突然変異ライブラリーを用いてセキュリン/セパレース、コンデンシン、Dis1/Mtc1、ヒストンと相互作用する因子を各々多数同定した。Genes to cellsに公表した。
<武田研>
相同組換えを含むDNA組換えおよびDNA修復は、そのほとんどがDNA合成のステップを伴う。このDNA合成に関与するDNAポリメラーゼは未解明のままである。ヒトDNAポリメラーゼは、最近5年間に少なくとも9種類が新たに発見された。我々は、polhとRev1そしておそらくpolzが相同組換えに関与することを見いだした。polqが除去修復に関与することも証明した。もう1つの研究成果は、乳癌抑制遺伝子、Brca2の機能解析である。Brca2は、損傷部位にRad51(大腸菌RecAホモログ)を集積するのに必須と考えられてきた。我々は初めてBrca2ヌル欠損動物細胞の作製に成功し、Brca2がなくても他の既知因子(Rad52とXRCC3)の動きでRad51が機能しうることを見出した。
<竹安研>
ゲノム高次構造構築の一般的原理を明らかにする目的で、(1)可視化技術の開発、(2)太いクロマチンファイバーの生化学的再構成系の確立、(3)核内タンパク質とのかかわり方の解明、を目指している。当該年度では、(1)オリンパスとの共同で高速AFMの開発に取り組み、DNAとDNA-結合タンパク質との相互作用を5-10画像/秒で可視化することに成功、(2)前年度までに確立した大腸菌ゲノム構造の観察法をStaphylococcus aureus、Clostridium perfringens、数種の始原菌、葉緑体ゲノムに応用し、基本構造としての40nmと80nmのファイバーを同定、(3)コアヒストン8量体、ヒストンH1、スーパーコイルを巻いた100kb環状DNAの3者から30-40nmファイバーを生化学的に再構成、(4)再構成クロマチンをAFM観察することによって得られた観察基板上でのヌクレオソーム分布のデータから、ヌクレオソーム間の距離に機能する熱力学エネルギーを算出し、そこから、ヌクレオソームが凝集・非凝集を引き起こすメカニズムを提唱した。
<石川研>
これまでの本研究により、脊椎動物テロメアDNAそのものが複製反応のよい基質ではなく、テロメアDNA・テロメア結合蛋白質TRF1/TRF2複合体は、さらに複製フォークの停止を高頻度でもたらすことが明らかになった。そこで、脊椎動物におけるテロメア複製とテロメアクロマチンの相互作用を検討するために、アフリカツメガエル卵抽出液を用いて解析を行ったところ、xTRF1(Xenopus TRF1)はM期テロメアクロマチンに結合する一方、S期クロマチンからは解離すること、この細胞周期依存的なテロメアクロマチンの変化にM期特異的蛋白質リン酸化酵素であるPolo-like kinaseが重要な役割を果たしていることが明らかになった。
<松本研>
細胞周期進行の監視機構であるスピンドルチェックポイントは、すべての動原体に紡錘糸が適切に接続するまで姉妹染色分体の解離を遅延させる。細胞周期が円滑に進行するためには、動原体への紡錘糸の接続完了にともないこのチェックポイントが解除されることが必要である。p31comet(旧名Cmt2)はスピンドルチェックポイントの解除因子の候補である。スピンドルチェックポイントの中枢因子であるMad2は生体内で2種の立体構造(N1とN2)をとりうる。N2型は試験管系でAPCによる蛋白質のユビキチン化を阻害する。この試験管系にp31cometを添加するとMad2のAPCに対する阻害作用が相殺されることを示した。この結果は、p31cometがMad2に依存したスピンドルチェックポイントの解除に作用することを強く支持する。なお、p31cometが紡錘糸上に存在することを前年度に発見したが、今年度はp31cometが紡錘糸上に存在することがすでに知られているEB1と物理的相互作用をすることを見いだした。この相互作用の生物学的意義を解明中である。

研究成果

• [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, E., Kikuchi, K., Yonetani, Y., Takeda, S.
  • 雑誌名: Mol.Cell.Biol. 25 ページ: 1124-1134
• [雑誌論文] Fanconi anemia pathway regulate redistribution of BLM in response to cross-link DNA damage (2005)
  • 著者名/発表者名: Hirano, S., Yamamoto, K., Ishiai, M., Yamazoe, M., Seki, M., Matsushita, N., Ohzeki, M., Yamashita, Y.M., Arakawa, H., Buerstedde, J.-M., Enomoto, T., Takeda, S., Thompson, L.H., Takata, M.
  • 雑誌名: EMBO J. 24 ページ: 418-427
• [雑誌論文] DNA crosslink repair protein SNM1A interacts with PIAS1 in nuclear focus formation (2005)
  • 著者名/発表者名: Ishiai, M., Kimura, M., Namikoshi, K., Yamazoe, M., Yamamoto, K., Arakawa, H., Agematsu, K., Matsushita, N., Takeda, S., Buerstedde, J.-M., Takata, M.
  • 雑誌名: Mol.Cell.Biol. 25 ページ: 34-43
• [雑誌論文] Reverse genetic studies of the DNA damage response in the chicken B lymphocyte line DT40 (2005)
  • 著者名/発表者名: Yamazoe, M., Sonoda, E., Hochegger, H., Takeda, S.
  • 雑誌名: DNA Repair (Review) 3 ページ: 1175-1186
• [雑誌論文] Rapid generation of specific antibodies by enhanced homologous recombination (2005)
  • 著者名/発表者名: Seo, H., Masuoka, M., Murofushi, H., Takeda, S., Shibata, T., Ohta, K.
  • 雑誌名: Nature Biotech (印刷中)
• [雑誌論文] Phase transition in reconstituted chromatin. (2005)
  • 著者名/発表者名: Nakai, T., Hizume, K., Yoshimura, S.H., Takeyasu, K., Yoshikawa, K.
  • 雑誌名: Europhysics Letters (印刷中)
• [雑誌論文] Oct-3/4 and sox2 regulate oct-3/4 gene in embryonic stem cells. (2005)
  • 著者名/発表者名: Okumura-Nakanishi, S., Saito, M., Niwa, H., Ishikawa, F.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 280 ページ: 5307-5317
• [雑誌論文] Structure of hnRNP D complexed with single-stranded telomere DNA and unfolding of the quardruplex by hnRNP D. (2005)
  • 著者名/発表者名: Enokizono, Y., Konishi, Y., Nagata, K., Ouhashi, K., Uesugi, S., Ishikawa, F., Katahira, M.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. (発表予定)
• [雑誌論文] Cti1/C1D interacts with condensin SMC hinge and supports the DNA repair function of condensin. (2004)
  • 著者名/発表者名: Chen, E.S., Sutani, T., Yanagida, M.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci. USA 101 ページ: 8078-8083
• [雑誌論文] The nucleolus is involved in mRNA export from the nucleus in fission yeast. (2004)
  • 著者名/発表者名: Ideue, T., Azad, A.K., Yoshida, J., Matsusaka, T., Yanagida, M., Ohshima, Y., Tani, T.
  • 雑誌名: J Cell Sci. 117 ページ: 2887-2895
• [雑誌論文] Suppression of a mitotic mutant by tRNA-Ala anticodon mutations that produce a dominant defect in late mitosis. (2004)
  • 著者名/発表者名: Kimata, Y., Yanagida, M.
  • 雑誌名: J Cell Sci. 117 ページ: 2283-2293
• [雑誌論文] An Interactive Gene Network for Securin-Separase, Condensin, Cohesin, Dis1/Mtc1 and Histones Constructed by Mass Transformation. (2004)
  • 著者名/発表者名: Yuasa, Y., Hayashi, T., Ikai, N., Katayama, T., Aoki, K., Obara, T., Toyoda, Y., Maruayama, T., Kitagawa, D., Takahashi, K., Nagao, K., Nakaseko, Y., Yanagida, M.
  • 雑誌名: Genes Cells 9 ページ: 1069-1082
• [雑誌論文] Separase-mediated cleavage of cohesin at interphase is required for DNA repair. (2004)
  • 著者名/発表者名: Nagao, K., Adachi, Y., Yanagida, M.
  • 雑誌名: Nature 430 ページ: 1044-1048
• [雑誌論文] Mis16 and Mis18 are required for CENP-A loading and histone deacetylation at centromeres. (2004)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, T., Fujita, Y., Iwasaki, O., Adachi, Y., Takahashi, K., Yanagida, M.
  • 雑誌名: Cell 118 ページ: 715-729
• [雑誌論文] A conserved Mis12 centromere complex is linked to heterochromatic HP1 and outer kinetochore protein Zwint-1. (2004)
  • 著者名/発表者名: Obuse, C., Iwasaki, O., Kiyomitsu, T., Goshima, G., Toyoda, Y., Yanagida, M.
  • 雑誌名: nature cell biol. 6 ページ: 1135-1141
• [雑誌論文] Extensive chromosomal breaks are induced by tamoxifen and estrogen in DNA repair deficient cells (2004)
  • 著者名/発表者名: Mizutani, A., Okada, T., Shibutani, S., Sonoda, E., Hochegger, H., Nishigori, C., Miyachi, Y., Takeda, S., Yamazoe, M.
  • 雑誌名: Cancer Research 64 ページ: 3144-3147
• [雑誌論文] Centrosome amplification induced by DNA damage occurs during prolonged G2 phase and involves ATM (2004)
  • 著者名/発表者名: Dudson, H., Bourke, E., Jeffers, LJ., Vagnarelli, P., Sonoda, E., Takeda, S., Eamshaw, W.C., Merder, A., Morrison, C.
  • 雑誌名: EMBO J. 23 ページ: 3864-3873
• [雑誌論文] Recombination repair pathway in the maintenance of chromosomal integrity against DNA interstrand crosslinks (2004)
  • 著者名/発表者名: Sasaki, M.S., Takata, M., Sonoda, E., Tachibana, A., Takeda, S.
  • 雑誌名: Cytogenet Genome Res. 104 ページ: 28-34
• [雑誌論文] Genome architecture studied by nanoscale imaging : analyses among bacterial phyla and their implication to eukaryotic genome folding. (2004)
  • 著者名/発表者名: K.Takeyasu, J.Kim, R.L.Ohniwa, T.Kobori, Y.Inose, K.Morikawa, T.Ohta, A.Ishihama, S.H.Yoshimura
  • 雑誌名: Cytogenet Genome Res 107 ページ: 38-48
• [雑誌論文] Molecular mechanisms of DNA end-loop formation by TRF2. (2004)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura, S.H., Maruyama, H., Ishikawa, F., Ohki, R., Takeyasu, K.
  • 雑誌名: Genes Cells 9 ページ: 205-218
• [雑誌論文] Fundamental structural units of the Escherichia coli nucleoid revealed by atomic force microscopy. (2004)
  • 著者名/発表者名: Kim, J., Yoshimura, S.H., Hizume, K., Ohniwa, R.L., Ishihama, A., Takeyasu, K.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res 32 ページ: 1982-1992
• [雑誌論文] Atomic force microscopy demonstrates a critical role of DNA superhelicity in nucleosome dynamics. (2004)
  • 著者名/発表者名: Hizume, K., Yoshimura, S.H., Takeyasu, K.
  • 雑誌名: Cell Biochem Biophys 40 ページ: 249-262
• [雑誌論文] Localization of hRad9,hHus1,HRad1,and hRad17 and caffeine-sensitive DNA replication at the alternative lengthening of telomeres-associated promyelocytic leukemia body. (2004)
  • 著者名/発表者名: Nabetani, A., Yokoyama, O., Ishikawa, F.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 279 ページ: 25849-25857
• [雑誌論文] Conformational signaling by Mad2 in the mitotic spindle checkpoint (2004)
  • 著者名/発表者名: Luo X., Tang Z., Xia, G., Wassmann X., Matsumoto T., Rizo, J., Yu H
  • 雑誌名: Nature Structural & Molecular Biology 11 ページ: 338-345
• [雑誌論文] Conformation-specific binding of p31^<comet> to Mad2 antagonizes the function of Mad2 in the spindle checkpoint. (2004)
  • 著者名/発表者名: Guohong Xia, Xuelian Luo, Toshiyuki Habu, Josep Rizo, Tomohiro Matsumoto, Yu, H.
  • 雑誌名: EMBO J. 23 ページ: 3133-3143
• [図書] The dream of every chromosome ; equal segregation for a healthy life of the host (2005)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto, T., Yanagida, M.
  • 出版者: Genome Instability and Cancer Development, Kluwer Academic Publishers(印刷中)
• [図書] ナノバイオロジー (2004)
  • 著者名/発表者名: 竹安 邦夫
  • 総ページ数: 180
  • 出版者: 共立出版