• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2015 年度 実施状況報告書

複製開始高次複合体のDNA認識と機能スイッチングの構造特性及び制御動態

研究課題

研究課題/領域番号 15K18504
研究機関九州大学

研究代表者

川上 広宣  九州大学, 薬学研究科(研究院), 助教 (50403952)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワード染色体複製 / ORC / 機能構造解析 / DNA結合 / 制御因子
研究実績の概要

本年は、出芽酵母の複製起点と特異的に結合するORCヘテロ6量体に着目し、まず体系的機能構造解析に適したORC簡便精製法を発表した(Front. Microbiol. 2016)。次に、独自に見出していた、複製起点との結合能を特異的に欠損するORC変異を子細に追究した。同定したアミノ酸残基は最大サブユニットOrc1上の塩基性パッチ領域に位置し、このパッチは従来DNA結合ドメインと予想されていたモチーフと異なる。まず我々はこのパッチが細胞内におけるOrc1と代表的な複製起点との結合に必須なことを見出した。このパッチを含む部分ペプチドは試験管内において低親和性ながらも単独で複製起点を認識し、機能性残基の変異によって結合特異性が低下すると判明した。即ち、ORCが複製起点と結合する際は、Orc1塩基性パッチを介した複製起点の走査探索過程の後、他のドメイン・サブユニットと協調した高親和性結合に転ずると示唆される。情報解析から真核生物に特有の共通原理が示唆されたため、我々はこの塩基性パッチをeukaryotic origin sensor (EOS)と命名した(Sci. Rep. 2015)。
また我々は細胞内においてEOSを必要としないORC結合領域の同定にも成功しており、細胞内におけるORC機能構造の高度な使い分けが予想された。更に、ORC制御因子の探索を遺伝学・生化学的に進め、想定外のパスウェイに関わる因子を同定しており、その作用機序を解析中である。この他、ORCサブユニットならびにパラログCdc6の機能構造解析を更に高速化するシステムを確立し、このシステムを利用して解析対象を他のDNA結合モチーフにも拡げた。その結果、実際に細胞増殖に必須な領域をいくつか特定した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

ORCならびにCdc6の情報解析・種々のDNA結合モチーフのin vivo解析・ORC制御因子の探索ならびに機能解析を所期の計画通りに行った。変異型蛋白質の精製が遅れているが、これは機能構造解析を更に高速化するシステムの確立を行ったためで、中期的には計画の完遂がより早まると想定している。
更に、申請者が独自に開発した解析システムをフル活用し、ORCと複製起点との結合に関する真核生物間に保存された分子機構を、初めて実験的に提唱することができた。この知見は情報解析等から15年以上信じられてきた予想に異議を唱えるものであり、複製開始機構を論ずる上でのターニングポイントとなることが予想される。

今後の研究の推進方策

ORC制御因子の機能を解明するとともに、変異型蛋白質の精製・性状解析を進めることで、当初の目的達成を目指す。ORC機能構造の複雑性と新たな制御機構の実験的証拠を明瞭に得ることがゴールである。

次年度使用額が生じた理由

当初計画にあった変異ORCの精製に先だって、ORCサブユニット機能構造解析を更に高速化するシステムを確立した。そこで、変異ORC多量生産株の構築と変異ORC精製に関わる費用として予定していた167,620円を次年度に繰り越した。

次年度使用額の使用計画

繰り越した研究費は変異ORC多量生産株の構築と変異ORC精製を加速する経費として使用する。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (13件) (うち招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Rapid purification and characterization of mutant origin recognition complexes in Saccharomyces cerevisiae2016

    • 著者名/発表者名
      Kawakami, H. (corresponding author), Ohashi, E., Tsurimoto, T., and Katayama, T.
    • 雑誌名

      Front. Microbiol.

      巻: 7 ページ: 521

    • DOI

      10.3389/fmicb.2016.00521

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Specific binding of eukaryotic ORC to DNA replication origins depends on highly conserved basic residues2015

    • 著者名/発表者名
      Kawakami, H. (corresponding author), Ohashi, E., Kanamoto, S., Tsurimoto, T., and Katayama, T.
    • 雑誌名

      Sci. Rep.

      巻: 5 ページ: 14929

    • DOI

      10.1038/srep14929

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The Arg fingers of key DnaA protomers are oriented inward within the replication origin oriC and stimulate DnaA subcomplexes in the initiation complex2015

    • 著者名/発表者名
      Noguchi, Y., Sakiyama, Y., Kawakami, H., and Katayama, T.
    • 雑誌名

      J. Biol. Chem.

      巻: 290 ページ: 20295-20312

    • DOI

      10.1074/jbc.M115.662601

    • 査読あり
  • [学会発表] ゲノミクス的アプローチによる出芽酵母ORC制御因子の探索2015

    • 著者名/発表者名
      川西智人、川上広宣、片山 勉
    • 学会等名
      BMB2015第38回日本分子生物学会年会・第88回日本生化学会大会合同大会
    • 発表場所
      神戸ポートアイランド
    • 年月日
      2015-12-01 – 2015-12-04
  • [学会発表] 大腸菌の複製開始複合体とその制御複合体が描き出す多彩な構造動態2015

    • 著者名/発表者名
      片山 勉、加生和寿、野口泰徳、崎山友香里、村谷周悟、毛谷村賢司、川上広宣
    • 学会等名
      BMB2015第38回日本分子生物学会年会・第88回日本生化学会大会合同大会ワークショップ「DNA複製開始を制御する高次複合体ダイナミクス:多様性と普遍性 (3W12)」
    • 発表場所
      神戸ポートアイランド
    • 年月日
      2015-12-01 – 2015-12-04
    • 招待講演
  • [学会発表] ORCによるDNA認識機構とその多様性2015

    • 著者名/発表者名
      川上広宣、大橋英治、金本祥太、釣本敏樹、片山 勉
    • 学会等名
      第23回DNA複製・組換え修復ワークショップ
    • 発表場所
      焼津グランドホテル(静岡県焼津市)
    • 年月日
      2015-10-19 – 2015-10-21
  • [学会発表] 大腸菌複製起点で形成されるDNA開裂複合体の中枢構造と制御機構の解明2015

    • 著者名/発表者名
      崎山友香里、野口泰徳、川上広宣、片山 勉
    • 学会等名
      第23回DNA複製・組換え修復ワークショップ(優秀発表賞・ポスター部門)
    • 発表場所
      焼津グランドホテル(静岡県焼津市)
    • 年月日
      2015-10-19 – 2015-10-21
  • [学会発表] 大腸菌染色体の複製起点への装着の前後にDnaBへリカーゼが開始因子DnaAと行う相互作用の分子機構2015

    • 著者名/発表者名
      片山 勉、赤間勇介、宮崎恵里加、西村昌洋、村谷周悟、尾崎省吾、加生和寿、川上広宣
    • 学会等名
      第23回DNA複製・組換え修復ワークショップ
    • 発表場所
      焼津グランドホテル(静岡県焼津市)
    • 年月日
      2015-10-19 – 2015-10-21
  • [学会発表] 出芽酵母染色体における複製起点の認識機構と制御ネットワーク解明の試み2015

    • 著者名/発表者名
      川上広宣、川西智人、大橋英治、金本祥太、釣本敏樹、片山 勉
    • 学会等名
      日本遺伝学会第87回大会ワークショップWS5「多角的アプローチによるゲノム維持継承研究の最前線」(世話人:古郡麻子、川上広宣)
    • 発表場所
      東北大学川内北キャンパス(仙台市青葉区)
    • 年月日
      2015-09-24 – 2015-09-26
    • 招待講演
  • [学会発表] 大腸菌oriCでの複製開始に必要なDNA開裂複合体の中枢構造の解明2015

    • 著者名/発表者名
      崎山友香里、野口泰徳、川上広宣、片山 勉
    • 学会等名
      日本遺伝学会第87回大会(ベストペーパーズ賞)
    • 発表場所
      東北大学川内北キャンパス(仙台市青葉区)
    • 年月日
      2015-09-24 – 2015-09-26
  • [学会発表] 大腸菌の染色体 複製起点におけるDnaBヘリカーゼの装着と運動特性の解析2015

    • 著者名/発表者名
      片山 勉、赤間勇介、宮崎恵里加、西村昌洋、村谷周悟、尾崎省吾、加生和寿、川上広宣
    • 学会等名
      新学術領域研究「運動マシナリー」第三回領域班会議
    • 発表場所
      金沢商工会議所会館(石川県金沢市)
    • 年月日
      2015-06-10 – 2015-06-12
  • [学会発表] DNA複製を開始するDnaA複合体の二重鎖開裂における機能構造動態2015

    • 著者名/発表者名
      崎山友香里、野口泰徳、川上広宣、片山 勉
    • 学会等名
      第12回21世紀大腸菌研究会(優秀口頭発表賞)
    • 発表場所
      琵琶湖グランドホテル京近江(滋賀県大津市)
    • 年月日
      2015-06-04 – 2015-06-05
  • [学会発表] DnaB ヘリカーゼ通過による複製開始複合体の解離は一本鎖DNA 結合タンパク質SSB に依存する2015

    • 著者名/発表者名
      赤間勇介、尾崎省吾、川上広宣、片山 勉
    • 学会等名
      第12回21世紀大腸菌研究会
    • 発表場所
      琵琶湖グランドホテル京近江(滋賀県大津市)
    • 年月日
      2015-06-04 – 2015-06-05
  • [学会発表] 染色体DNA複製開始複合体の分子機構の解明2015

    • 著者名/発表者名
      川上広宣
    • 学会等名
      平成27年度日本生化学会九州支部例会(学術奨励賞受賞特別講演)
    • 発表場所
      九州大学箱崎キャンパス(福岡市東区)
    • 年月日
      2015-05-16 – 2015-05-17
    • 招待講演
  • [学会発表] 出芽酵母ORCの特異な染色体認識様式2015

    • 著者名/発表者名
      川上広宣、大橋英治、釣本敏樹、片山 勉
    • 学会等名
      平成27年度日本生化学会九州支部例会
    • 発表場所
      九州大学箱崎キャンパス(福岡市東区)
    • 年月日
      2015-05-16 – 2015-05-17
  • [学会発表] 大腸菌の染色体複製起点上のDnaA分子の配向性解析2015

    • 著者名/発表者名
      野口泰徳、﨑山友香里、川上広宣、片山 勉
    • 学会等名
      平成27年度日本生化学会九州支部例会
    • 発表場所
      九州大学箱崎キャンパス(福岡市東区)
    • 年月日
      2015-05-16 – 2015-05-17
  • [備考] 分子生物薬学研究業績

    • URL

      http://bunsei.phar.kyushu-u.ac.jp/BUNSEI-GYOUSEKI.html

URL: 

公開日: 2017-01-06  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi