グアニン４重鎖構造によるDNA複製制御メカニズムの解明

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H01418
• 研究機関: 公益財団法人東京都医学総合研究所
• 研究代表者: 正井 久雄 公益財団法人東京都医学総合研究所, 基礎医科学研究分野, 所長 (40229349)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 複製タイミング / クロマチンループ / 染色体高次構造 / 非相同末端結合 / 組換え修復 / ES細胞 / グアニン４重鎖DNA

研究実績の概要

①Rif1とG4の相互作用による複製タイミングドメイン形成メカニズム解明：1)昨年度樹立したRif1欠損株、Rif1C末欠損株を用いて、C末変異により複製タイミングがRif1欠失株と同様にゲノムワイドに変化することを示した。2)ヒト大腸癌由来細胞株HCT116におけるRif1の変異により、染色体特異的な複製タイミングへの効果が観察された。一般に平均複製タイミングの遅い染色体の複製タイミングがRif1の欠損により大きく変化した。3) Rif1のC末領域の変異によりRif1の核膜からの乖離が観察された。4) Rif1の天然タンパク質領域IDPの欠損株を樹立した。5) 動物細胞の全長Rif1、或いはIDPを除去したRif1NCポリペプチドを動物細胞で発現し精製した。
②G4に依存する複製開始のメカニズムの解明：1) Plasmidを用いてRNaseH変異体で特異的に観察されるplasmid複製を発見した。2) この複製はin vitroでも再現でき、転写に完全に依存する。3) 鋳型の解析から、pBR322 plasmid複製と同様に、G-tractsに依存することからG4構造の関与が示唆された。
③G4の細胞内動態の解析と新規機能の発見：1) G4のloop構造のS1 nucleaseへの感受性を利用した、細胞内G4検出技法を確立した。2) 分裂酵母ゲノム上のRNA-DNA hybrid形成部位をRNaseHD145Nプローブを用いて、ChIP-seqにより決定した。多くの部位がTy transposon部位或いはtRNA遺伝子領域に検出された。

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

• [国際共同研究] Van Andel Research Institute(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Van Andel Research Institute
• [雑誌論文] A KDM6 inhibitor potently induces ATF4 and its target gene expression through HRI activation and by UTX inhibition (2021)
  • 著者名/発表者名: Kitajima Shojiro、Sun Wendi、Lee Kian Leong、Ho Jolene Caifeng、Oyadomari Seiichi、Okamoto Takashi、Masai Hisao、Poellinger Lorenz、Kato Hiroyuki
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 ページ: 4538
  • DOI: 10.1038/s41598-021-83857-y
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Regulation of HP1 protein by phosphorylation during transcriptional repression and cell cycle (2021)
  • 著者名/発表者名: Oki Masaya、Masai Hisao
  • 雑誌名: The Journal of Biochemistry 巻: － ページ: －
  • DOI: 10.1093/jb/mvab040
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cancer-derived UTX TPR mutations G137V and D336G impair interaction with MLL3/4 complexes and affect UTX subcellular localization (2020)
  • 著者名/発表者名: Kato Hiroyuki、Asamitsu Kaori、Sun Wendi、Kitajima Shojiro、Yoshizawa-Sugata Naoko、Okamoto Takashi、Masai Hisao、Poellinger Lorenz
  • 雑誌名: Oncogene 巻: 39 ページ: 3322～3335
  • DOI: 10.1038/s41388-020-1218-3
  • 国際共著
• [雑誌論文] Detection of cellular G-quadruplex by using a loop structure as a structural determinant (2020)
  • 著者名/発表者名: Masai Hisao、Kanoh Yutaka、Kakusho Naoko、Fukatsu Rino
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 531 ページ: 75～83
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2020.05.191
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] LDL-mimetic lipid nanoparticles prepared by surface KAT ligation for in vivo MRI of atherosclerosis (2020)
  • 著者名/発表者名: Fracassi A, Cao J, Yoshizawa-Sugata N, Toth E, Archer C, Groninger O, Ricciotti E, S-Y Tang, Handschin S, Bourgeois J-P, Ray A, Liosi K, Oriana S, Stark W, Masai H, Zhou R, Yamakoshi Y
  • 雑誌名: Chem Sci 巻: － ページ: －
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] G-quadruplexes: tools, roles, and goals (2020)
  • 著者名/発表者名: Masai Hisao、Tan Zheng
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 531 ページ: 1～2
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2020.05.092
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] G-quadruplex DNA and RNA: Their roles in regulation of DNA replication and other biological functions (2020)
  • 著者名/発表者名: Masai Hisao、Tanaka Taku
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 531 ページ: 25～38
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2020.05.132
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] G-quadruplex binding protein Rif1, a key regulator of replication timing (2020)
  • 著者名/発表者名: Alavi Sana、Ghadiri Hamed、Dabirmanesh Bahareh、Moriyama Kenji、Khajeh Khosro、Masai Hisao
  • 雑誌名: The Journal of Biochemistry 巻: 169 ページ: 1～14
  • DOI: 10.1093/jb/mvaa128
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Rif1 promotes association of G-quadruplex (G4) by its specific G4 binding and oligomerization activities (2019)
  • 著者名/発表者名: Masai Hisao、Fukatsu Rino、Kakusho Naoko、Kanoh Yutaka、Moriyama Kenji、Ma Yue、Iida Keisuke、Nagasawa Kazuo
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 ページ: 8618
  • DOI: 10.1038/s41598-019-44736-9
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cdc7 kinase stimulates Aurora B kinase in M-phase (2019)
  • 著者名/発表者名: Ito Sayuri、Goto Hidemasa、Kuniyasu Kinue、Shindo Mayumi、Yamada Masayuki、Tanaka Kozo、Toh Gaik-Theng、Sawa Masaaki、Inagaki Masaki、Bartek Jiri、Masai Hisao
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 ページ: 18622
  • DOI: 10.1038/s41598-019-54738-2
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Cdc7 activates replication checkpoint by phosphorylating the Chk1-binding domain of Claspin in human cells (2019)
  • 著者名/発表者名: Yang Chi-Chun、Kato Hiroyuki、Shindo Mayumi、Masai Hisao
  • 雑誌名: eLife 巻: 8 ページ: e50796
  • DOI: 10.7554/eLife.50796
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Bacterial Primosome (2019)
  • 著者名/発表者名: Tanaka Taku、Masai Hisao
  • 雑誌名: eLS 巻: － ページ: 1～8
  • DOI: 10.1002/9780470015902.a0001048.pub3
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] For 60th birthday of BBRC: DNA replication factors outside S phase (2019)
  • 著者名/発表者名: Masai Hisao
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 520 ページ: 685～686
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2019.10.010
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Claspin, a key regulator of replication checkpoint, is differentially regulated in cancer and non-cancer cells. (2020)
  • 著者名/発表者名: Yang Chi-Chun and Masai Hisao
  • 学会等名: 11th international symposium on DNA Damage Response & Human Disease (isDDRHD-2020)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] グアニン４重鎖/RNA-DNAハイブリッド構造によるDNA複製の制御機構 (2020)
  • 著者名/発表者名: 正井久雄
  • 学会等名: 第93回日本生化学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] G4/RNA-DNAハイブリッドに依存する環状染色体DNAの複製機構 (2020)
  • 著者名/発表者名: 正井 久雄 、 田中 卓 、鷺 朋子 、深津 理乃 、関 由美香
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会 MBSJ2020
  • 招待講演
• [学会発表] Positive and negative regulation of DNA replication through G-quadruplexes. (2020)
  • 著者名/発表者名: 正井久雄
  • 学会等名: 熊本大学リエゾンラボ研究会／リーディングプログラム：HIGO最先端研究セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] Cdc7ーASKキナーゼ複合体の脳の発生における役割 (2020)
  • 著者名/発表者名: 堀 かりん、 井口 智弘、山崎 聡志、小野 富男、丸山 千秋、正井 久雄
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 転写によるRNA-DNAハイブリッド上でのG４構造形成 (2020)
  • 著者名/発表者名: 井上 直也 、覺正 直子 、正井 久雄
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 細胞融合によるPD-L1の発現上昇は腫瘍形成を促進する (2020)
  • 著者名/発表者名: 田島 陽一 、 芝崎 太 、正井 久雄
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 免疫細胞の増殖と分化におけるCdc7と活性化サブユニットASK(Dbf4)の役割 (2020)
  • 著者名/発表者名: 井口 智弘、 山崎 聡志、小野 富男、石井 里絵、堀 かりん、小林 駿介、正井 久雄
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
• [学会発表] multi-replicon 様式の大腸菌染色体複製メカニズム (2020)
  • 著者名/発表者名: 田中 卓、 鷺 朋子、西藤 泰昌、正井 久雄
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Rif1多量体形成能の複製タイミング制御における役割の解明 (2020)
  • 著者名/発表者名: 高沢 佳芳、 加納 豊、松本 清治、小林 駿介、深津 理乃、覺正 直子、正井 久雄
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 「RNA-DNAハイブリッド/G4構造に依存する大腸菌plasmidの複製開始メカニズムの解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 深津 理乃 、 田中 卓 、正井 久雄
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
• [学会発表] リン酸化によるClaspinの分子内相互作用によるDNA複製の制御 (2020)
  • 著者名/発表者名: YOU Zhiying 、 YANG ChiChun 、正井 久雄
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 分裂酵母のRif1の過剰発現は増殖を阻害し、M期の進行を妨害することで細胞死を誘導する (2020)
  • 著者名/発表者名: 加納 豊、 松本 清治、上野 勝、正井 久雄
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 大腸菌におけるゲノム上のRNA-DNA hybrid・グアニン4重鎖構造のプロファイルと第二の複製系での役割の解明 (2020)
  • 著者名/発表者名: 鷺 朋子、 田中 卓、正井 久雄
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
• [学会発表] ClaspinはPI3 kinaseとmTORと相互作用し、血清飢餓からの増殖と栄養系シグナル伝達に必要である (2020)
  • 著者名/発表者名: 楊 其駿 、 正井 久雄
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
• [学会発表] ヒトRif1C末領域はその核膜局在と複製タイミング制御に必要とされる (2020)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 さゆり、 井口 智弘、覺正 直子、大字 亜沙美、平谷 伊智朗、正井 久雄
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Molecular Insights into Claspin-Mediated Skew of CD4+ T Cell Differentiation and Its Response to Replication Stress. (2020)
  • 著者名/発表者名: HSIAO Hao-Wen、 IGUCHI Tomohiro、MASAI Hisao
  • 学会等名: 第43回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Differential roles of Cdc7-Claspin in regulation of DNA replication in cancer and mon-cancer cells (2020)
  • 著者名/発表者名: 正井久雄
  • 学会等名: 遺伝研国際シンポジウム
  • 国際学会
• [学会発表] Positive and negative regulation of DNA replication through G-quadruplexes. (2019)
  • 著者名/発表者名: Hisao Masai
  • 学会等名: IEOS c/o Dipartimento di Medicina Molecolare e Biotecnologie Mediche, Universita' degli Studi di Napoli Federico II
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] DNA複製の正と負の制御に関わるグアニン４重鎖構造 (2019)
  • 著者名/発表者名: 正井久雄、加納豊、田中卓、吉沢直子、伊藤さゆり、森山賢治、加藤宏幸、井口智弘、松本清治、Zhiying You、深津理乃、覺正直子、鷺朋子、小林駿介、楊基駿、堀かりん、高沢佳芳、富樫育子、上野 勝、長澤 和夫、Yue Ma
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] 大腸菌のmulti-replicon様式開始に必要とされるゲノム配列 (2019)
  • 著者名/発表者名: 田中卓、関由美香、鷺朋子、西藤泰昌、正井久雄
  • 学会等名: 第42回 日本分子生物学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] 新しいゲノムシグナチャーとしてのRNA-DNA ハイブリッドとグアニン４重鎖 (2019)
  • 著者名/発表者名: 正井久雄、加納豊、田中卓、伊藤さゆり、深津理乃、森山賢治、鷺朋子、覺正直子、吉沢直子、井口智弘、加藤宏幸
  • 学会等名: 第92回日本生化学会大会
  • 招待講演
• [学会発表] グアニン４重鎖DNAによるDNA複製の制御 (2019)
  • 著者名/発表者名: 正井久雄
  • 学会等名: 第37回染色体ワークショップ・第18回核ダイナミクス研究会
• [学会発表] Roles of Cdc7 and its activation subunit ASK(Dbf4) in immune cell proliferation and differentiation. (2019)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Iguchi, Satoshi Yamazaki, Tomio Ono, Karin Hori, Shunsuke Kobayashi, and *Hisao Masai
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Roles of the intramoleular interaction of Claspin in regulation of DNA replication. (2019)
  • 著者名/発表者名: Zhiying You, Chi-Chun Yang, *Hisao Masai
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 種々の生体ストレス反応におけるClaspinのストレス応答メディエーターとしての役割 (2019)
  • 著者名/発表者名: Yang, C.-C, Mayumi Shindo, *Hisao Masai
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Cdc7キナーゼ活性化サブユニットDbf4/ASKの脳の発生における役割の解明 (2019)
  • 著者名/発表者名: 小林駿介、井口智弘、堀かりん、小野富男、丸山千秋、山崎聡志、*正井久雄
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 脳発生におけるCdc7-ASKキナーゼ複合体の役割 (2019)
  • 著者名/発表者名: 堀かりん、小林駿介、小野富男、丸山千秋、*正井久雄
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 大腸菌染色体におけるRNA-DNA hybridのプロファイルとその複製における機能の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 鷺朋子、田中卓、*正井久雄
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 複製タイミング制御因子Rif1の欠失が誘導する2細胞期胚様細胞のエンハンサー構造 (2019)
  • 著者名/発表者名: 吉沢直子、*正井久雄
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Cdc7 activates replication stress checkpoint through phosphotylating CKBD of Claspin (2019)
  • 著者名/発表者名: Chi-Chun Yang、and *Hisao Masai
  • 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] 大腸菌染色体におけるRNA-DNA hybrid のプロファイルと第二の複製系における機能の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 鷺朋子、田中卓、*正井久雄
  • 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] Association of Rif1 with nuclear membrane is essential for genome-wide replication timing regulation. (2019)
  • 著者名/発表者名: Hisao Masai、Yuraka Kanoh、Rino Fukatsu、Seiji Matsumoto、Shunsuke Kobayashi、Hiroyuki Kato、Asami Oji、Sayuri Ito、Naoko Kakusho、Kenji Mariyama、Ichiro Hiratani、Naoko Yoshizawa
  • 学会等名: The 17th CSHL Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Neural stem cell-or hematopoietic stem cell-specific knockout of Cdc7 or ASK(Dbf4) exhibits common and distinct phenotypes. (2019)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Iguchi、Shunsuke Kobayashi、Karin Hori、Satoshi Yamazaki、Tomio Ono、Chiaki Maruyama、Hisao Masai
  • 学会等名: The 17th CSHL Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Cdc7キナーゼ活性化サブユニットASK/Dbf4の脳の発生・機能における役割 (2019)
  • 著者名/発表者名: 小林駿介、井口智弘、堀かりん、小野富男、丸山千秋、山崎聡志、*正井久雄
  • 学会等名: 第42回日本神経科学大会・第62回日本神経化学会大会
• [学会発表] Cdc7-ASKキナーゼ複合体の脳の発生における役割 (2019)
  • 著者名/発表者名: 堀かりん
  • 学会等名: 第42回日本神経科学大会・第62回日本神経化学会大会
• [学会発表] Biochemical and genetic dissection of Rif1 protein which regulates replication timing through binding to G-quadruplex (2019)
  • 著者名/発表者名: Masai H.、Kanoh Y.、Matsumoto S.、Fukatsu R.、Kobayashi S.、Kakusho N.、Sekiguchi N.、Takasawa K.
  • 学会等名: 10th International Fission Yeast Meeting POMBE
  • 国際学会
• [学会発表] Genetic analyses of Rif1 protein and G-quadruplexes on the fission yeast genome (2019)
  • 著者名/発表者名: Kanoh Y.、Kobayashi S.、Fukatsu R.、Kakusho N.、Matsumoto S.、Takasawa K.、Masai H.
  • 学会等名: 10th International Fission Yeast Meeting POMBE
  • 国際学会
• [備考] ゲノム動態プロジェクト
  • URL: https://www.igakuken.or.jp/genome/