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2020 年度 実施状況報告書

普遍的に存在する三本鎖核酸構造が起こすゲノム不安定性

研究課題

研究課題/領域番号 20K15721
研究機関愛知県がんセンター(研究所)

研究代表者

上原 了  愛知県がんセンター(研究所), 腫瘍制御学分野, 研究員 (70842590)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワードR-loop / RNase H2 / 自己免疫応答 / ゲノム不安定性 / 転写
研究実績の概要

R-loopは転写されたRNAが二本鎖DNAに侵入して形成する三本鎖構造で、ゲノム上に普遍的に存在し、遺伝子発現の制御を担っている。一方で、その分解が滞ると複製ストレスやゲノム不安定性を増大させ、自己免疫疾患やがんといった疾患の原因になると考えられている。本研究はR-loopの代謝制御が破綻することで引き起こされる現象の解明が目的である。R-loopの主要な分解酵素であるリボヌクレアーゼH2(RNase H2)は、R-loopに対する活性とは別にDNAポリメラーゼが取り込んだ単一リボヌクレオチド(rNMP)をDNAから除去する活性を持つ。RNase H2の遺伝子ノックアウトにより両方の活性が同時に失われると、rNMPの過剰な蓄積によるDNA損傷応答が起こる。2種類の基質の蓄積による現象を区別するため、RNase H2の立体構造からR-loopとの相互作用に重要なアミノ酸を予測し、rNMPへの活性を維持しながらR-loop分解活性を失った変異体を設計した。この変異酵素を大腸菌で発現・精製し、モデル基質を用いてR-loop分解活性が特異的に消失したことを確認した。次にHEK293細胞の遺伝子上にCRISPR-Cas9を用いて点変異導入を行い、上記のRNase H2変異体のホモ接合体・ヘテロ接合体のクローンをそれぞれ樹立することに成功した。今後、これらの細胞においてR-loopの蓄積量と局在、遺伝子発現のパターンを解析する予定である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

本年度は異動に伴い環境が変化したため、研究準備に時間を多く費やした。

今後の研究の推進方策

研究対象となる細胞株の樹立に成功したため、その表現型の解析を進める予定である。

次年度使用額が生じた理由

目的変異を持った細胞株樹立に時間を費やしたため、解析まで至らず本年度予算の半分程度を繰り越した。次年度に予定している次世代シーケンサーによる解析に費用が掛かるため、繰り越し金を解析費用に充てる予定である。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2020 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件)

  • [国際共同研究] National Institutes of Health(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      National Institutes of Health
  • [雑誌論文] Crystal structure of a GH1 β‐glucosidase from Hamamotoa singularis2020

    • 著者名/発表者名
      Uehara Ryo、Iwamoto Riki、Aoki Sayaka、Yoshizawa Takuya、Takano Kazufumi、Matsumura Hiroyoshi、Tanaka Shun‐ichi
    • 雑誌名

      Protein Science

      巻: 29 ページ: 2000~2008

    • DOI

      10.1002/pro.3916

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Insertion loop‐mediated folding propagation governs efficient maturation of hyperthermophilic Tk‐subtilisin at high temperatures2020

    • 著者名/発表者名
      Uehara Ryo、Dan Nanako、Amesaka Hiroshi、Yoshizawa Takuya、Koga Yuichi、Kanaya Shigenori、Takano Kazufumi、Matsumura Hiroyoshi、Tanaka Shun‐ichi
    • 雑誌名

      FEBS Letters

      巻: 595 ページ: 452~461

    • DOI

      10.1002/1873-3468.14028

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 染色体DNAにおけるリボヌクレオチドの許容限界2020

    • 著者名/発表者名
      上原 了
    • 雑誌名

      生化学

      巻: 92 ページ: 744~747

    • DOI

      10.14952/SEIKAGAKU.2020.920744

    • 査読あり

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公開日: 2021-12-27  

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