動物細胞染色体DNA複製プログラムの解明

2007 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18207009
• 研究機関: (財)東京都医学研究機構
• 研究代表者: 正井 久雄 財団法人東京都医学研究機構, 東京都臨床医学総合研究所, 参事研究員 (40229349)
• 研究分担者: 吉沢 直子 (須賀田 直子) 東京都臨床医学総合研究所, 主任研究員 (30344071) ; 高井 裕子 (ZHIYING You) 東京都臨床医学総合研究所, 主任研究員 (90332270) ; 松本 清治 東京都臨床医学総合研究所, 研究員 (40190532) ; 森山 賢治 東京都臨床医学総合研究所, 研究員 (00250217) ; 石井 愛 東京都臨床医学総合研究所, 主任研究員 (80124436)
• キーワード: 細胞周期 / DNA複製 / 複製起点 / 複製タイミング / DNAヘリカーゼ / Cdc7キナーゼ / チェックポイント制御 / MCMタンパク質

研究概要

真核細胞の染色体複製は、時間的、空間的に厳密に制御されている。この複製プログラムは、発生分化あるいは細胞型によっても制御される。サイトカインクラスター領域の近傍に存在する複製タイミングの転換領域はT細胞と非T細胞で250kbほどずれており、近傍にMAR(核骨格結合領域)配列が多く存在し、T細胞で選択的に発現されるMAR結合タンパク質SATB 1の標的配列が見出された。非T細胞でSATB 1を発現すると、境界領域が、T細胞型に変換されることから、SATB1を介したMAR配列の機能が、複製タイミング境界の設定に関与する可能性が示唆された。Cdc7は酵母からヒトまで保存されたキナーゼで、DNA複製の開始を制御する。Cdc7は複製ストレスによるチェックポイントキナーゼの活性化に必要とされ、Claspinのリン酸化によりそのクロマチン結合を促進する。Cdc7の欠損は、複製フォークの不安定化を誘導し、DNA損傷の蓄積に至る。分裂酵母Cdc7ホモログhsk1の欠損株は、mrc1/Claspin遺伝子の欠損により生育できるようになった。さらに、Mrc1は複製起点に結合し、bubble(二本鎖DNAの開裂)を阻害し、Cdc7によるリン酸化反応によりこの阻害が解除され、複製フォーク形成が誘導される可能性が示唆された。胚性幹細胞においては、CycA,CycB,Cdc6,ASKなどの複製/細胞周期制御因子が著しく増産されているが、これらの因子は細胞周期進行にともないそのレベルが増減しており、プロテアソームによる標的タンパクの細胞周期依存的分解は未分化ES細胞でもおこっていることを、細胞周期インディケーターFucciを利用して初めて証明した。これらの因子のES細胞での高発現に貢献する因子としてEmi1(APCの阻害因子)を同定した。

研究成果

• [雑誌論文] "Identification of stimulators and inhibitors of CDC7 kinase in vitro." (2008)
  • 著者名/発表者名: Kakusho, N., Taniyama, C., and Masai, H.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 282(印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] "Spatio-temporal dynamics of multicellular cell cycle progression." (2008)
  • 著者名/発表者名: Sakaue-Sawano, A., Kurokawa, H., Morimura, T., Hanyu, A, Hama, H., Kashiwagi, S., Fukami, K., Imamura, T., Ogawa, M., Masai, H., Miyawaki, A.
  • 雑誌名: Cell 132 ページ: 487-498
  • 査読あり
• [雑誌論文] "Cdc7-dependent phosphorylation of Mer2 facilitates initiation of yeastmeiotic recombination." (2008)
  • 著者名/発表者名: Sasanuma, H., Hirota, K, Fukuda, T., Kakusho, N., Kugou, N., Kawasaki, Y., Shibata, T., Masai, H., and Ohta, K.
  • 雑誌名: Genes Dev. 22 ページ: 398-410
  • 査読あり
• [雑誌論文] "Cdc7 kinase is required for Claspin phosphorylation in DNA replication checkpoint." (2008)
  • 著者名/発表者名: Kim, J-M, Yamada, M., Kakusho, N., Kanoh, Y., Takemoto, N., and Masai, H.
  • 雑誌名: Oncogene 27(in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] "Structural basis of the 3'-end recognition of a leading strand in stalled DNA replication forks by PriA." (2007)
  • 著者名/発表者名: Sasaki, K., Ose, T., Okamoto, N., Maenaka, K., Tanaka, T., Masai, H., Saito, M., Shirai, T., and Kohda, D.
  • 雑誌名: EMBO J. 26 ページ: 2584-2593
  • 査読あり
• [雑誌論文] "Human Tim/Timeless-interacting protein,Tipin,is required for effcient progression of S phase and DNA replication checkpoint." (2007)
  • 著者名/発表者名: Yoshizawa-Sugata, N., Masai, H.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 282 ページ: 2729-2740
  • 査読あり
• [雑誌論文] "Escherichia coli PriA protein:Two modes of DNA binding and activation of ATP hydrolysis." (2007)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, T., Mizukoshi, T., Sasaki, K., Kohda, D., and Masai, H.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 282 ページ: 19917-19927
  • 査読あり
• [学会発表] "REGULATION OF ESTABLISHMENT AND STABLE MAINTENANCE OF REPLICATION FORKS BY CDC7 KINASE" (2007)
  • 著者名/発表者名: 正井 久雄
  • 学会等名: 第30回日本分子生物学会年会、第80回日本生化学会大会合同大会BMB2007シンポジウム
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2007-12-15
• [図書] "Regulation of DNA replication factors by E2F in cancer and embryonic stem cells "in "Control of Cellular Physiology by E2F Transcription Factors" (2008)
  • 著者名/発表者名: Fujii-Yamamoto, H., Yamada, M., and Masai, H.
  • 総ページ数: 12
  • 出版者: Research Signpost
• [図書] 「染色体サイクル:複製・分配・組換え・修復・クロマチン制御のメカニズムとその異常による疾患」序文実験医学増刊号 (2007)
  • 著者名/発表者名: 正井 久雄
  • 総ページ数: 1
  • 出版者: 羊土社
• [図書] 概論"染色体サイクル制御の分子メカニズム"実験医学増刊号「染色体サイクル」 (2007)
  • 著者名/発表者名: 正井 久雄、渡辺 嘉典
  • 総ページ数: 8
  • 出版者: 羊土社
• [図書] "MCMタンパク質のDNA複製における役割"実験医学増刊号「染色体サイクル」 (2007)
  • 著者名/発表者名: You Zhiying、正井 久雄
  • 総ページ数: 5
  • 出版者: 羊土社
• [図書] "Cdc7キナーゼによる複製フォーク制御"実験医学増刊号「染色体サイクル」 (2007)
  • 著者名/発表者名: 正井 久雄、松本 清治
  • 総ページ数: 8
  • 出版者: 羊土社
• [図書] 生化学辞典(分担)第4版 (2007)
  • 著者名/発表者名: 正井 久雄
  • 出版者: 東京化学同人
• [図書] "Southwestern法"「分子間相互作用解析ハンドブック」 (2007)
  • 著者名/発表者名: 田中 卓、正井 久雄
  • 総ページ数: 4
  • 出版者: 羊土社
• [図書] "UVクロスリンキング法"「分子間相互作用解析ハンドブック」 (2007)
  • 著者名/発表者名: You Zhiying、正井 久雄
  • 総ページ数: 4
  • 出版者: 羊土社
• [備考]
  • URL: http://www.rinshoken.or.jp/CB/index-jp.htm