動物細胞染色体DNA複製プログラムの解明

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18207009
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 機能生物化学
• 研究機関: (財)東京都医学研究機構
• 研究代表者: 正井 久雄 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 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, 主任研究員 (30344071) ; 高井 裕子 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, 主任研究員 (90332270) ; 石井 愛 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, 主任研究員 (80124436) ; 松本 清治 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, 研究員 (40190532) ; 森山 賢治 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, 研究員 (00250217) ; 新本 美智枝 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, 研究員 (20216237) ; 宮武 昌一郎 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, 副参事研究員 (30239420)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2008
• キーワード: 遺伝子の情報発現と複製

研究概要

動物細胞のゲノム一次元上、 時間的、 空間的でのプログラムを解明するために、分裂酵母および動物細胞を用いて複製起点の局在や活性化タイミングの解析を行なった。その結果動物細胞において複製タイミングの境界領域を同定し、転写因子、核骨格結合因子であるSATB1がこれに関与することを明らかにした。また複製開始を制御するCdc7キナーゼはMCMのリン酸化を介してCdc45のMCMへの結合を促進することを明らかにした。さらに、Cdc6,ASK,CycliA,CycinB の高発現がES 細胞特有の細胞周期進行を可能にしている可能性を発見し、その発現の制御を担うEmi1を同定した。また分裂酵母を用いそのCdc7ホモログHsk1遺伝子のバイパス変異体の解析から、複製開始を負に制御する因子Mrc1,Bsk2を同定するとともに、複製開始に影響をあたえるその他の要素あるいはクロマチン構造の影響を発見した。これらの発見は複製プログラムの遺伝的制御と可塑性の分子基盤に新しい洞察を与えた。

研究成果

• [雑誌論文] Roles of human AND-1 in chromosome transactions in S phase. (2009)
  • 著者名/発表者名: Yoshizawa-Sugata, N., and Masai, H.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. [Epub ahead of print] ページ: 0
• [雑誌論文] Interactions between Swi1-Swi3, Mrc1 and S phase kinase, Hsk1 may regulate cellular responses to stalled replication forks in fission yeast. (2009)
  • 著者名/発表者名: Shimmoto, S., Matsumoto, S., Hayano, M., Yokoyama, M., Noguchi, E., Russell, P. and Masai, H
  • 雑誌名: Genes to Cells in press ページ: 0
• [雑誌論文] Dbf4. (2009)
  • 著者名/発表者名: Toh, G.K. and Masai, H.
  • 雑誌名: UCSD-Nature Molecule Pages in press ページ: 0
• [雑誌論文] Cdt1 forms a complex with MCM andactivates its helicase activity. (2008)
  • 著者名/発表者名: Zhiying, Y. and Masai, H.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 283 ページ: 24469-24477
  • 査読あり
• [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. 283 ページ: 19211-19218
  • 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., and 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 yeast meiotic 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., Kakusho, N., Yamada, M., Kanoh, Y., Takemoto, N., and Masai, H.
  • 雑誌名: Oncogene 27 ページ: 3475-3482
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cdc7 as a potential new target for cancer therapy. (2008)
  • 著者名/発表者名: Ito, S., Taniyama, C., Arai, N. and Masai, H.
  • 雑誌名: Drug News and Perspectives 21 ページ: 481-488
  • 査読あり
• [雑誌論文] Drug Design with Cdc7 kinase, a potential novel cancer therapy target. (2008)
  • 著者名/発表者名: Sawa, M. and Masai, H.
  • 雑誌名: Drug Design, Development and Therapy 2 ページ: 255-264
  • 査読あり
• [雑誌論文] Regulation of DNA replication factors by E2F in cancer and embryonic stem cells. (2008)
  • 著者名/発表者名: Fujii-Yamamoto, H., Yamada. M., and Masai, H.
  • 雑誌名: in "Control of Cellular Physiology by E2F Transcription Factors" Research Signpost ページ: 209-221
• [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: 19917-19927
  • 査読あり
• [雑誌論文] Human Tim/Timeless-interacting protein, Tipin, is required for efficient progression of S phase and DNA replication checkpoint. (2007)
  • 著者名/発表者名: Yoshizawa-Sugata, N. and 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
• [雑誌論文] Rad3-Cds1 mediates coupling ofinitiation of meiotic recombination with DNA replication: Mei4-dependent transcription as a potential target of meiotic checkpoint. (2006)
  • 著者名/発表者名: Ogino, K., and Masai, H.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 281 ページ: 1338-1344
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stabilization of a stalled replication fork by concerted actions of two helicases. (2006)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, T. and Masai, H.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 281 ページ: 3484-3493
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallization and preliminary crystallographic analysis of the N-terminal domain of PriA from Escherichia coli. (2006)
  • 著者名/発表者名: Sasaki, K., Ose, T., Tanaka, T., Mizukoshi, T., Ishigaki, T., Maenaka,K., Masai, H. and Kohda, D.
  • 雑誌名: Biochim. Biophys. Acta. 1764 ページ: 157-160
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nuclear import of Epstein-Barr Virus Nuclear Antigen 1 mediated by NPI-1 (Importin α5) is up- and down-regulated by phosphorylation of the nuclear localization signal for which Lys379 and Arg 380 are essential. (2006)
  • 著者名/発表者名: Kitamura, R., Sekimoto, T., Ito, S., Harada, S., Yamagata, H., Masai, H., Yoneda, H. and Yanagi, K.
  • 雑誌名: J. Virol. 80 ページ: 1979-1991
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hsk1 kinase is required for induction of meiotic double-stranded DNA breaks without involving checkpoint kinases in fission yeast. (2006)
  • 著者名/発表者名: Ogino, K., Hirota, K., Matsumoto, S., Takeda, T., Ohta, K., Arai, K.and Masai, H.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 103 ページ: 8131-8136
  • 査読あり
• [雑誌論文] Replication initiation from a novel origin identified in the Th2 cytokine cluster locus requires a distant conserved non-coding sequence. (2006)
  • 著者名/発表者名: Hayashida, T., Oda, M., Ohsawa K.,Yamaguchi A., Giacca, M., Locksley,R.M., Masai, H., and Miyatake, S.
  • 雑誌名: J. Immunol. 176 ページ: 5446-5454
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phosphorylation of MCM4 by Cdc7 kinase facilitates its interaction with Cdc45 on the chromatin. (2006)
  • 著者名/発表者名: Masai, H., Taniyama, C., Ogino, K., Matsui, E., Kakusho, N., Matsumoto, S., Kim, J-M., Ishii, A., Tanaka, T., Kobayashi, T., Tamai, K., Ohtani, K., and Arai, K.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 281 ページ: 39249-32961
  • 査読あり
• [学会発表] Regula tion of replication fork integrity during S phase. (2008)
  • 著者名/発表者名: Hisao Masai, Motoshi Hayano, Seiji Matsumoto, Yutaka Kanoh, Mika Yokoyama, Michie Shinmoto, Naoko Kakusho, Naoko Yoshizawa and Taku Tanaka
  • 学会等名: BMB2008
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 20081209-12
• [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「DNA複製の進行と停止を制御する分子装置」
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2007-12-15
• [図書] 序 蛋白質核酸酵素 増刊号「染色体サイクル」(正井久雄、升方久夫、釣本敏樹、仁木宏典、篠原彰 編集) (2009)
  • 著者名/発表者名: 正井久雄
  • 総ページ数: 307
  • 出版者: 共立出版
• [図書] 序論 染色体サイクルの基礎. 蛋白質核酸酵素 増刊号「染色体サイクル」(正井久雄、升方久夫、釣本敏樹、仁木宏典、篠原彰 編集) (2009)
  • 著者名/発表者名: 正井久雄
  • 総ページ数: 311-316
  • 出版者: 共立出版
• [図書] 染色体サイクルの連係的制御機構 概論 蛋白質核酸酵素 増刊号「染色体サイクル」(正井久雄、升方久夫、釣本敏樹、仁木宏典、篠原彰編集) (2009)
  • 著者名/発表者名: 正井久雄
  • 総ページ数: 521-523
  • 出版者: 共立出版
• [図書] Cdc7キナーゼによる染色体サイクル制御. 蛋白質核酸酵素 増刊号「染色体サイクル」(正井久雄、升方久夫、釣本敏樹、仁木宏典、篠原彰編集) (2009)
  • 著者名/発表者名: 正井久雄
  • 総ページ数: 524-530
  • 出版者: 共立出版
• [図書] S期開始&#8226 ; 進行の制御と疾患. 炎症と免疫 (2009)
  • 著者名/発表者名: 正井久雄
  • 総ページ数: 21-28
  • 出版者: 先端医学社
• [図書] 細胞周期を時空間的に可視化する技術.細胞工学、「細胞周期研究の新たなステージ」(岸本建雄 編集)28 (2009)
  • 著者名/発表者名: 阪上-沢野朝子、正井久雄、宮脇敦史
  • 総ページ数: 14-21
  • 出版者: 秀潤社
• [図書] 細胞周期を時空間的に可視化する技術.最新医学 増刊号「幹細胞研究の最近の進歩」 (2009)
  • 著者名/発表者名: 阪上-沢野朝子、正井久雄、宮脇敦史
  • 総ページ数: 698-701
  • 出版者: 最新医学社
• [図書] 細胞周期をリアルタイムに可視化する技術. 実験医学、増刊号「生命現象の動的理解を目指すライブイメージング」 (宮脇敦史 編集)26 (2008)
  • 著者名/発表者名: 阪上-沢野朝子、正井久雄、宮脇敦史
  • 総ページ数: 148-155
  • 出版者: 羊土社
• [図書] 序 DNA複製研究の過去、現在、未来. 細胞工学「細胞増殖とゲノム安定性維持のかなめ、DNA複製のメカニズム解明に迫る、(正井久雄 編集)27 (2008)
  • 著者名/発表者名: 正井久雄
  • 総ページ数: 962-966
  • 出版者: 秀潤社
• [図書] DNA複製開始と進行のゲノムワイドのプロファイル解析. 細胞工学「細胞増殖とゲノム安定性維持のかなめ、DNA複製のメカニズム解明に迫る」(正井久雄 編集) 27 (2008)
  • 著者名/発表者名: 加納豊、正井久雄、白髭克彦
  • 総ページ数: 1008-1012
  • 出版者: 秀潤社
• [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
  • 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、渡邊嘉典
  • 総ページ数: 16-23
  • 出版者: 羊土社
• [図書] 2007)"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: 37-41
  • 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: 78-85
  • 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: 160-163
  • 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: 164-167
  • 出版者: 羊土社
• [図書] 第15章"Cell cycle control, apoptosis and ageing" ヒトの分子生物学(村松正實 監訳) (2006)
  • 著者名/発表者名: 正井久雄
  • 総ページ数: 408-442
  • 出版者: 丸善株式会社
• [図書] 体細胞分裂に重要な役割を果たす分裂酵母Cdc7類似キナーゼ, Hsk1タンパク質は減数分裂期組換えの開始に必要とされる"細胞工学25巻 (2006)
  • 著者名/発表者名: 荻野桂子、廣田耕志、太田邦史、正井久雄
  • 総ページ数: 1048-1049
  • 出版者: 秀潤社