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2018 年度 実績報告書

複製ヘリカーゼ導入を軸とした複製開始機構と複製開始制御システムの分子機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 17H03656
研究機関九州大学

研究代表者

片山 勉  九州大学, 薬学研究院, 教授 (70264059)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード蛋白質 / 細菌 / 遺伝子 / 分子機械 / AAA+ファミリー / DNA複製開始 / 高次複合体 / 試験管内再構成系
研究実績の概要

大腸菌の複製開始複合体は、複製起点DNA、開始因子DnaA蛋白質、DiaA蛋白質、IHF蛋白質から成り、DNAの1本鎖化と複製へリカーゼDnaBの1本鎖DNAへの導入を進める。研究計画[1] 「複製起点へのDnaBヘリカーゼの導入の分子機構の解明」では、開始複合体におけるDnaA, DnaB, DiaAの相互作用機構とその制御機構を中心に解析する。また、研究計画 [2] 「DnaA制御システムにおける適時的な機能制御の分子機構の解明」では、DnaA活性を制御するDARS系、および、DDAH系におけるDnaA複合体動態、および、IHF結合動態とその制御機構を中心に解析する。平成30 (2018) 年度は以下のような進展があった。
[1] 複製起点へのDnaBヘリカーゼの導入の分子機構の解明
DnaBヘリカーゼ導入の基盤となる複製起点DNAとDnaAとの相互作用機構については、昨年度、原則的な分子機構を解明し論文発表したので、今年度はその多様性・可塑性に注目して解析を進め、その成果を学会発表した。さらにDnaA-DnaBの相互作用に重要な新たな機能構造については、研究成果の一部を論文として発表し、新たな分子機構モデルを提唱した。さらに酵母菌ORC(複製起点認識複合体)の機能解析を進め、その成果を学会で報告した。またDnaAに依存する新たな核様体動態を明らかにした。
[2] DnaA制御システムにおける適時的な機能制御の分子機構の解明
DnaA活性を制御する非コードDNA因子DARSやdatAで形成されるDnaA高次複合体については、昨年度、独自に開発した新たな解析法を適用して、新たな複合体動態を解明した。この成果を学会で発表した。また、これらのDNA因子とIHFとの相互作用を制御する新たな因子の探索を進め、候補因子と思われるものについて個々に検討を進めた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

まず、DnaA-DnaBの相互作用の分子機構については、重要な新たな機能構造を見出し、新たな分子機構モデルの提唱を含めて論文発表した。またDARS/datA上のDnaA複合体の分子機構の解明や酵母菌ORC(複製起点認識複合体)の機能解析も着実に進行しており、その成果を学会発表した。論文発表の準備も進めている。開始複合体やDnaA活性を制御する未知因子の解明についても、多角的な探索を活発に進めている。その他についても着実に成果が蓄積してきている。さらに、国際学会等を含め、これらの成果を活発に公表してきた。

今後の研究の推進方策

全体的には順調に進行しているため今後も計画に従って研究を進展させる。まず、複製開始複合体やDARS/datA上のDnaA複合体の分子機構の解明は着実に段階的に進展している。開始複合体やDnaA活性を制御する未知因子の解明については、特にチャレンジングな課題となっており、多様な手段を用いて多角的に探索している状況が続いているが、その過程ではヒントとなる重要な情報も得られている。これらを元にしてさらに考察して次の実験を進めるというように漸進的に進めている。また結果の一部は学会や研究会で報告、討論し、慎重に検討している。今後もより注意深く研究過程を分析しながら慎重に遂行してゆく必要がある。

  • 研究成果

    (24件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 7件、 招待講演 1件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] カリフォルニア大学サンディエゴ校(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      カリフォルニア大学サンディエゴ校
  • [雑誌論文] Escherichia coli CrfC Protein, a Nucleoid Partition Factor, Localizes to Nucleoid Poles via the Activities of Specific Nucleoid-Associated Proteins2019

    • 著者名/発表者名
      Saki Taniguchi, Kazutoshi Kasho, Shogo Ozaki, Tsutomu Katayama
    • 雑誌名

      Frontiers in Microbiology

      巻: 10 ページ: Article72

    • DOI

      10.3389/fmicb.2019.00072

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The DnaA AAA+ Domain His136 Residue Directs DnaB Replicative Helicase to the Unwound Region of the Replication Origin, oriC2018

    • 著者名/発表者名
      Yukari Sakiyama, Masahiro Nishimura, Chihiro Hayashi, Yusuke Akama, Shogo Ozaki, Tsutomu Katayama
    • 雑誌名

      Frontiers in Microbiology

      巻: 9 ページ: Article2017

    • DOI

      10.3389/fmicb.2018.02017

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 真核生物ゲノム複製の特異性を保証する、一本鎖DNAを介したゲノムワイド制御系2019

    • 著者名/発表者名
      川上広宣, 千々布壮陽, 金本祥太, 栗原拓也, 村岡龍哉, 大橋英治, 釣本敏樹, 片山 勉
    • 学会等名
      第13回日本ゲノム微生物学会年会
  • [学会発表] 試験管内再構成系における核様体タンパク質HUによる大腸菌染色体DNA複製開始の促進機構の解析2019

    • 著者名/発表者名
      吉田竜星、尾崎省吾、川上広宣、片山 勉
    • 学会等名
      第13回日本ゲノム微生物学会年会
  • [学会発表] ssDNA-related multifaceted safeguards in ORC dynamics govern specific replication origin selection2018

    • 著者名/発表者名
      Hironori Kawakami, Takeaki Chichibu, Shota Kanamoto, Eiji Ohashi, Toshiki Tsurimoto, Tsutomu Katayama
    • 学会等名
      EMBO | EMBL Symposia “DNA Replication: From Basic Biology to Disease"
    • 国際学会
  • [学会発表] 染色体複製の開始制御のため非コードDNA 因子DARS 上で形成されるDnaA タンパク質の新規な複合体の分子機構2018

    • 著者名/発表者名
      杉山 諒、加生和寿、尾崎省吾、片山 勉
    • 学会等名
      第15回21世紀大腸菌研究会
  • [学会発表] 大腸菌染色体の複製開始を促進する非コード領域DARS2の活性を制御する因子の探索2018

    • 著者名/発表者名
      三善賢弥、加生和寿、尾崎省吾、片山 勉
    • 学会等名
      第15回21世紀大腸菌研究会
  • [学会発表] 大腸菌染色体の複製ヘリカーゼDnaBにおける複製開始タンパク質DnaAとの相互作用に重要なアミノ酸残基の探索2018

    • 著者名/発表者名
      林 千尋、宮崎恵里加、西村昌洋、尾崎省吾、片山 勉
    • 学会等名
      第15回21世紀大腸菌研究会
  • [学会発表] 複製起点二重鎖DNAの認識過程における一本鎖DNAの役割2018

    • 著者名/発表者名
      川上広宣、千々布壮陽、金本祥太 、栗原拓也、大橋英治 、大橋英治、釣本敏樹、片山 勉
    • 学会等名
      平成30年度日本生化学会九州支部例会
  • [学会発表] 大腸菌の核様体配置制御因子CrfCは核様体両端の特異的な構造に局在する2018

    • 著者名/発表者名
      谷口紗輝、加生和寿、尾崎省吾、片山 勉
    • 学会等名
      日本遺伝学会 第90回大会
  • [学会発表] Central dynamics of DnaA oligomers in the initiation complex for chromosomal replication in Escherichia coli2018

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Katayama, Yukari Sakiyama, Yasunori Noguchi, Hironori Kawakami, Shogo Ozaki
    • 学会等名
      The EMBO Workshop “DNA Replication, Chromosome Segregation and Fate Decisions"
    • 国際学会
  • [学会発表] ORCの複製起点結合能を保証するための一本鎖結合制御系2018

    • 著者名/発表者名
      川上広宣、千々布壮陽、金本祥太、栗原拓也、大橋英治、釣本敏樹、片山 勉
    • 学会等名
      第91回生化学会大会 シンポジウム「遺伝情報の維持継承におけるミクロとマクロの統合的理解:生化学の新たな挑戦」
  • [学会発表] Central dynamics of DnaA-oriC complexes in DNA unwinding for initiation of chromosomal replication in E. coli: ssDUE-recruitment mechanism2018

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Katayama, Yukari Sakiyama, Yasunori Noguchi, Kazutoshi Kasho, Hironori Kawakami, Shogo Ozaki
    • 学会等名
      The 11th 3R(Replication, Repair, Recombination)+3C(Chromosome, Chromatin, Cell cycle) Sympojium
    • 国際学会
  • [学会発表] ssDNA as a dynamic and genome-wide mediator governing specificity of eukaryotic replication origin selection2018

    • 著者名/発表者名
      Hironori Kawakami, Takeaki Chichibu, Shota Kanamoto, Takuya Kurihara, Ryuya Muraoka, Eiji Ohashi, Toshiki Tsurimoto, Tsutomu Katayama
    • 学会等名
      The 11th 3R(Replication, Repair, Recombination)+3C(Chromosome, Chromatin, Cell cycle) Sympojium
    • 国際学会
  • [学会発表] The scheduled replication initiation is regulated by timely IHF binding to specific chromosomal loci for activation and inactivation of the initiator DnaA in Escherichia coli2018

    • 著者名/発表者名
      Kenya Miyoshi, Kazutoshi Kasho, Kazuyuki Fujimitsu, Shogo Ozaki, Tsutomu Katayama
    • 学会等名
      The 11th 3R(Replication, Repair, Recombination)+3C(Chromosome, Chromatin, Cell cycle) Sympojium
    • 国際学会
  • [学会発表] Role for the DnaA AAA+ domain N-terminus in interaction with DnaB helicase for replication initiation2018

    • 著者名/発表者名
      Chihiro Hayashi, Yukari Sakiyama, Masahiro Nishimura, Yusuke Akama, Shogo Ozaki, Tsutomu Katayama
    • 学会等名
      The 11th 3R(Replication, Repair, Recombination)+3C(Chromosome, Chromatin, Cell cycle) Sympojium
    • 国際学会
  • [学会発表] 染色体の複製開始メカニズムとその制御システムにおける共通性と多様性:細菌細胞を中心にして2018

    • 著者名/発表者名
      片山 勉
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会 ワークショップ「3Rシステムと高次複合体動態の法則性と多様性」
  • [学会発表] 複製起点の特異的認識を保証する、動的かつゲノムワイドなORC・一本鎖結合制御2018

    • 著者名/発表者名
      川上広宣, 千々布壮陽, 金本祥太, 栗原拓也, 大橋英治, 釣本敏樹, 片山 勉
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会 ワークショップ「見えてきた!フレキシブルでダイナミックなゲノム 維持機構のすがた」
  • [学会発表] 大腸菌染色体の複製開始複合体へのヘリカーゼ装着を促す因子の遺伝学的探索2018

    • 著者名/発表者名
      内野莉加子、鈴木絵那、尾崎省吾、加生和寿、片山 勉
    • 学会等名
      第41回日本分子生物学会年会
  • [学会発表] Mechanisms and regulations in the initiator DnaA and the initiation complex2018

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Katayama
    • 学会等名
      OKAZAKI Fragment Memorial Symposium: Celebrating the 50th anniversary of the discontinuous DNA replication model
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 九州大学大学院薬学研究院_分子生物薬学分野

    • URL

      http://bunsei.phar.kyushu-u.ac.jp

  • [備考] 九州大学研究者情報_片山 勉

    • URL

      http://hyoka.ofc.kyushu-u.ac.jp/search/details/K001101/index.html

  • [備考] 九州大学大学院薬学研究院_研究成果

    • URL

      http://www.phar.kyushu-u.ac.jp/bbs/view1.php?S_Publ_Year=&word=&page=&B_Code=453

URL: 

公開日: 2019-12-27  

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