| 研究課題/領域番号 |
18K06182
|
|---|
| 研究機関 | 奈良先端科学技術大学院大学 |
|---|
研究代表者 |
秋山 昌広 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (80273837)
|
|---|
| 研究分担者 |
大島 拓 富山県立大学, 工学部, 准教授 (50346318)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
|
| キーワード | DNA複製 / 複製フォーク / 微生物ゲノム / 複製遅延 / ゲノム不安定化 / チミン飢餓死 / 染色体構造タンパク質 / 転写伸長因子 |
|---|
| 研究実績の概要 |
染色体上の複製フォークの動態は、微生物でも真核生物でもゲノムワイドなレベルで明らかでない。そのため、チミン飢餓による複製フォークの進行阻害によって生じる細胞死（チミン飢餓死）やゲノム不安定化のメカニズムは、その発見から60年以上たっても謎のままである。それは、チミン合成の阻害によってチミン飢餓死を誘導する抗がん剤や抗菌剤の改善や発展を妨げている。
研究代表者は、大腸菌の複製フォークの動態をゲノム全域に渡って研究できる道を世界に先駆けて切り開いた。その結果、チミジン不足状態の複製フォークは、複製開始点oriCの近傍に位置する約200kbのゲノム領域（複製遅延領域FTZ）で阻害されること、および、そのFTZ領域はチミン飢餓死で消失するゲノム領域と一致することを見出した。そして、研究代表者は、「チミン飢餓では、染色体高次構造によりFTZで複製が遅延し、異常なDNA合成からゲノム消失を生じて、細胞が生存力を失う」という新しい仮説を立案した。本研究では、FTZでの複製遅延と、チミン飢餓死でのゲノム不安定化との関連を明らかにして、この仮説を検証する。
本研究において、2020年度までに、（1）大腸菌の環状ゲノムは、複製フォークの動態が異なる２つのドメインに分かれ、それらの境界がFTZであること、（2）染色体構造タンパク質H-NSと転写伸長因子DksAが、チミジン不足時のFTZでの複製阻害に関与すること、さらに、（3）H-NSとDksAの欠損は、いずれもチミジン飢餓によるゲノムの不安定化に影響することを明らかにした。
2021年度は、これまでに明らかにした複製フォークの動態について、次世代シークエンサーを用いた複製解析によって再現性を確認した。さらに、チミン不足時に生じるFTZでの複製フォークの阻害について、顕微鏡を用いて細胞レベルで解析したが、これまでの結果の精度を高めことはできなかった。
|
