DNA修復機構の、逆遺伝学的手法(ニワトリ細胞株とメダカ)による機能解析

2006 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17013039
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 武田 俊一 京都大学, 医学研究科, 教授 (60188191)
• 研究分担者: 谷口 善仁 京都大学, 医学研究科, 助手 (00324616)
• キーワード: 放射線治療 / シスプラチン / トポイソメラーゼ阻害薬 / p53 / DNA修復 / 相同組み換え / DT40 / メダカ

研究概要

我々は、ニワトリB細胞株(DT40)とメダカとを使った逆遺伝学的解析によって、ゲノム維持機構と、X線やトポイソメラーゼ阻害薬、シスプラチンなどDNA損傷を誘導するタイプの抗がん治療の作用機序(がん細胞側の、治療に対する耐性化機構)とを研究している。
遺伝子破壊メダカを生産するシステムを樹立した(研究発表の6番目)。従来、100万円の予算を使い脊椎動物で遺伝子破壊できるのはマウスだけだったが、メダカがその第2の脊椎モデル動物になった。メダカでは、ES細胞がないので、ゼブラフィッシュで開発された飽和変異という手法を用いる。ただしゼブラフィッシュでは、遺伝子破壊にかかるコストがメダカより1桁高い。
10種類の遺伝子破壊メダカを作製した。このうちp53欠損メダカは、様々な種類の固形腫瘍が生じた(研究発表の6番目)。一方、Loss of Heterozygosityを高頻度で起こす劣性遺伝病の原因遺伝子、Bloom helicaseの欠損メダカは、相同組み換えの後期ステップの異常が原因と考えられる精子形成不全の表現型を示した。ちなみに、マウスのBloom helicase欠損は、胎生致死であり、Bloom病患者との表現型の違いの原因は不明である。
DT40細胞から、14種類あるDNAポリメラーゼの各遺伝子破壊細胞株を作製・解析中である。相同組み換えを含むDNA修復には、DNA合成のステップがあるが、どのDNAポリメラーゼがどの修復経路に関与しているかは、ほとんど未解明である。我々は、Polhが相同組み換えと損傷乗り越えとに関与すること、PolQが酸素ラジカルで発生した塩基損傷の除去修復と損傷乗り越えとに関与することを、それぞれMol Cellに発表した(Kawamoto et al. 2005;研究発表の5番目)。現在、ポリメラーゼの多重遺伝子破壊を実施中である。

研究成果

• [雑誌論文] A critical role for the ubiquitin-conjugating enzyme Ubc13 in initiating homologous recombination. (2007)
  • 著者名/発表者名: Zhao GY, Sonoda E, Barber LJ, Oka H, Murakawa Y, Yamada K, Ikura T, Wang X, Kobayashi M, Yamamoto K, Boulton SJ, Takeda S
  • 雑誌名: Mol Cell Biol 25 ページ: 663-675
• [雑誌論文] Genetic dissection of vertebrate 53BP1 : a major role in non-homologous end joining of DNA double strand breaks. (2006)
  • 著者名/発表者名: Nakamura K, Sakai W, Kawamoto T, Bree RT, Lowndes NF, Takeda S, Taniguchi Y
  • 雑誌名: DNA Repair (Amst) 5 ページ: 741-749
• [雑誌論文] REV1 Protein Interacts with PCNA : Significance of the REV1 BRCT Domain In Vitro and In Vivo. (2006)
  • 著者名/発表者名: Guo C, Sonoda E, Tang TS, Parker JL, Bielen AB, Takeda S, Ulrich HD, Friedberg EC
  • 雑誌名: Mol Cell 23 ページ: 265-271
• [雑誌論文] Differential usage of non-homologous end-joining and homologous recombination in double strand break repair. (2006)
  • 著者名/発表者名: Sonoda E, Hochegger H, Saberi A, Taniguchi Y, Takeda S
  • 雑誌名: DNA Repair (Amst) 5 ページ: 1021-1029
• [雑誌論文] Ubiquitin-Binding Motifs in REV1 Protein Are Required For Its Role in the Tolerance of DNA Damage. (2006)
  • 著者名/発表者名: Guo C, Tang TS, Blenko M, Parker JL, Blelen AB, Sonoda E, Takeda S, Ulrich HD, Dikic I, Friedberg EC
  • 雑誌名: Mol Cell Biol 26 ページ: 8892-8900
• [雑誌論文] Vertebrate POLQ and POLβ cooperate in Base Excision Repair of Oxidative DNA Damage. Mol Cell. 24 : 115-25 (2006)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura A, Kohzaki M, Nakamura J, Asagoshi K, Sonoda E, Hou E, Prasad R, Wilson SH, Tano K, Yasui A, Lan L, Seki M, Wood RD, Arakawa H, Buerstedde JM, Hochegger H, Okada T, Hiraoka M, Takeda S
  • 雑誌名: Mol Cell 24 ページ: 115-125
• [雑誌論文] Generation of medaka gene knockout models by target-selected mutagenesis. (2006)
  • 著者名/発表者名: Taniguchi Y, Takeda S, Furutani-Seiki M, Kamei Y, Todo T, Sasado T, Deguchi T, Kondoh H, Mudde J, Yamazoe M, Hidaka M, Mitani H, Toyoda A, Sakaki Y., Plasterk RH., Cuppen E
  • 雑誌名: Genome Biol 7 ページ: R116
• [雑誌論文] Cooperative Roles of Vertebrate Fbh1 and Blm DNA Helicases in Avoidance bf Crossovers during Recombination Initiated by Replication Fork Collapse.
  • 著者名/発表者名: Kohzaki M, Hatanaka A, Sonoda E, Yamazoe M, Kikuchi K, Trung NV, Szuts D, Sale JE, Shinagawa H, Watanabe M, Takeda S
  • 雑誌名: Mol Cell Biol (in Dress)
• [雑誌論文] RAD18 and poly[ADP ribose]polymerase independently suppress the access of nonhomologous end joining to double strand breaks and facilitate homologous recombination mediated repair.
  • 著者名/発表者名: Saberi A, Hochegger H, Szuts D, Lan L, Yasui A, Sale JE, Taniguchi Y, Murakawa Y, Hua W, Yokomori K, Helleday T, Teraoka H, Arakawa H, Buerstedde JM, Takeda S
  • 雑誌名: Mol Cell (in press)