ＤＮＡ複製におけるポリメラーゼ群の協調的機能のゲノム科学的解析

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H06151
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 大学 保一 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (80619875)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: DNA複製 / 突然変異 / DNAポリメラーゼ

研究実績の概要

-複製ポリメラーゼの機能制御が及ぼす，誤りがちなＤＮＡポリメラーゼの機能への影響
前年度までに，分裂酵母を用いて，ゲノムを網羅して誤りがちなＤＮＡポリメラーゼPolζ（ゼータ）の合成領域を同定することができ，ＤＮＡ複製期後期のその機能レベルが高くなることが明らかにされた．本年度は，その現象の原因を明らかにするために，ＤＮＡ複製期のタイムコースに沿って，ＤＮＡポリメラーゼのサブユニットの動態がどのように変化するか，また，Polζ分子自体が分子修飾を受けるかなどの分子メカニズムの検証を行った．
Polζはラギング鎖合成に主に関わるPolδと，非触媒サブユニット（Cdc1/ Cdc27）を共有する．よって，Cdc1/ Cdc27の動態がPolζの活性に与える影響を検証した．クロマチン上における細胞内Cdc6（Polδ触媒サブユニット）は，Cdc1（Polδ・Polζの共通サブユニット）よりも豊富に存在していた．続いて，細胞をG1/S境界期に同調し，細胞周期再開後のPolδサブユニットの量的変化を観察した結果，Cdc6タンパク質はS期後半からG2期にかけて減少していく一方，Cdc1には，大きな量的変化が見られなかった．つまり，細胞内Cdc6に対するCdc1の割合は，複製後期に増加することが示された．そこでTet-Onシステムを用いて共有する非触媒サブユニット（Cdc1/ Cdc27）の過剰発現を行い，紫外線照射による突然変異の発生頻度を算出した．その結果，Cdc1の過剰発現株では，Polζ依存的な突然変異の増加が確認された．一方，Cdc27の過剰発現株における突然変異頻度は，野生株と同程度であった．このことから，細胞内Cdc1タンパク質の量に応じて，Polζの機能が制御されることが示された．

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Ubiquitination of DNA Damage-Stalled RNAPII Promotes Transcription-Coupled Repair (2020)
  • 著者名/発表者名: Nakazawa Y, Hara Y, Oka Y, Komine O, van den Heuvel D, Guo C, Daigaku Y, Isono M, He Y, Shimada M, Kato K, Jia N, Hashimoto S, Kotani Y, Miyoshi Y, Tanaka M, Sobue A, Mitsutake N, Suganami T, Masuda A, Ohno K, Nakada S, Mashimo T, Yamanaka K, Luijsterburg MS, Ogi T.
  • 雑誌名: Cell 巻: 180 ページ: 1228～1244.e24
  • DOI: 10.1016/j.cell.2020.02.010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vital roles of PCNA K165 modification during C. elegans gametogenesis and embryogenesis (2019)
  • 著者名/発表者名: Shao Zhenhua、Niwa Shinsuke、Higashitani Atsushi、Daigaku Yasukazu
  • 雑誌名: DNA Repair 巻: 82 ページ: 102688～102688
  • DOI: 10.1016/j.dnarep.2019.102688
  • 査読あり
• [学会発表] Global usage of replicative DNA polymerase in human cells (2019)
  • 著者名/発表者名: Fumiya Yoshifuji, Eri Koyanagii, Tomoo Ogi, Toyoaki Natsume, Masato Kanemaki, Yasukazu Daigaku
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Laboratory Meeting "Eukaryotic DNA Replication & Genome Maintenance"
  • 国際学会
• [学会発表] ＤＮＡポリメラーゼ合成プロファイルを用いたヒト細胞における複製開始反応の定量的解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 吉藤郁弥,小柳恵理，荻朋男,夏目豊彰,鐘巻将人,大学保一
  • 学会等名: 日本遺伝学会９１回大会
• [学会発表] DNAポリメラーゼ機能から見るヒト細胞でのゲノム複製機構 (2019)
  • 著者名/発表者名: 小柳恵理，吉藤郁弥，荻朋男，夏目豊彰，鐘巻将人，大学保一
  • 学会等名: 第２５回DNA複製・組換え・修復ワークショップ
• [学会発表] ヒト細胞のおけるＤＮＡ複製動態の柔軟さ，危うさ (2019)
  • 著者名/発表者名: 小柳恵理，吉藤郁弥，大学保一
  • 学会等名: 第４２回分子生物学会年会
• [学会発表] DNAポリメラーゼ機能のゲノムプロファイルから見る染色体複製システム (2019)
  • 著者名/発表者名: 小柳恵理，吉藤郁弥，荻朋男，夏目豊彰，鐘巻将人，大学保一
  • 学会等名: 第３７回染色体ワークショップ