タンパク質間相互作用に基づくDNA相同組換え制御機構の解明

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22570147
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 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: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 美川 務 独立行政法人理化学研究所, 遺伝制御科学特別研究ユニット, 専任研究員 (20321820)
• 研究協力者: 井上 仁 独立行政法人理化学研究所, 遺伝制御科学特別研究ユニット, 特別研究員 (10469893) ; 増田 ときは 独立行政法人理化学研究所, 遺伝制御科学特別研究ユニット, ジュニアリサーチアソシエイト ; 篠原 赳 独立行政法人理化学研究所, 遺伝制御科学特別研究ユニット, ジュニアリサーチアソシエイト ; 奥居 沙弥 独立行政法人理化学研究所, 遺伝制御科学特別研究ユニット, 研修生 ; 笠置 原央 独立行政法人理化学研究所, 遺伝制御科学特別研究ユニット, 研修生
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• キーワード: 相同組換え / タンパク質間相互作用 / タンパク質-DNA間相互作用 / NMR

研究概要

DNA相同組換えによるDNA修復は染色体を安定に維持するのに必須の生命現象であるが、そこに働く蛋白質群が明確に分かっているのは原核生物のRecF経路のみである。本研究課題では、相同組換え制御のモデル系としてRecF経路に働く蛋白質群(RecA,RecF,RecO,RecR,SSB)を取り上げ、それら蛋白質間の相互作用とその組換え制御との関係を解析した。その結果、これまでにない詳細な制御モデルの提唱に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] High-resolution heteronuclear multidimensional NMR of proteins in living insect cells using a baculovirus protein expression system (2013)
  • 著者名/発表者名: Hamatsu, J., O'Donovan, D., Tanaka,T., Shirai, T., Hourai, Y., Mikawa, T.
  • 雑誌名: J Am Chem Soc 巻: 135 ページ: 1688-91
  • DOI: DOI:10.1021/ja310928u
  • 査読あり
• [雑誌論文] In-cell NMR of intrinsically disordered proteins in prokaryotic cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Ito, Y., Mikawa, T. & Smith, B. O.
  • 雑誌名: Methods Mol Biol 巻: 895 ページ: 19-31
  • DOI: DOI:10.1007/978-1-61779-927-3_2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Use of native gels to measure protein binding to SSB (2012)
  • 著者名/発表者名: Inoue, J. & Mikawa, T.
  • 雑誌名: Methods Mol Biol 巻: 922 ページ: 175-82
  • DOI: DOI:10.1007/978-1-62703-032-8_13
  • 査読あり
• [雑誌論文] The double-stranded break-forming activity of plant SPO11s and a novel rice SPO11 revealed by a Drosophila bioassay (2012)
  • 著者名/発表者名: Shingu, Y., Tokai, T., Agawa, Y., Toyota, K., Ahamed, S., Kawagishi-Kobayashi, M., Komatsu, A., Mikawa, T., (他4名)
  • 雑誌名: BMC Mol Biol 巻: 13 ページ: 1
  • DOI: DOI:10.1186/1471-2199-13-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Vital roles of the second DNA-binding site of Rad52 protein in yeast homologous recombination (2011)
  • 著者名/発表者名: Arai, N., Kagawa, W., Saito, K., Shingu, Y., Mikawa, T., Kurumizaka, H. & Shibata, T.
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 286 ページ: 17607-17
  • DOI: DOI:10.1074/jbc.M110.216739
  • 査読あり
• [雑誌論文] A mechanism for single-stranded DNA-binding protein (SSB) displacement from single-stranded DNA upon SSB-RecO interaction (2011)
  • 著者名/発表者名: Inoue, J., Nagae, T., Mishima, M., Ito, Y., Shibata, T. & Mikawa, T.
  • 雑誌名: J Biol Chem 巻: 286 ページ: 6720-32
  • DOI: DOI:10.1074/jbc.M110.164210
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enlightenment of yeast mitochondrial homoplasmy: diversified roles of gene conversion (2011)
  • 著者名/発表者名: Ling, F., Mikawa, T. & Shibata, T.
  • 雑誌名: Genes 巻: 2 ページ: 169-190
  • DOI: DOI:10.3390/genes2010169
  • 査読あり
• [雑誌論文] NMR protein structure determination in living E. coli cells using nonlinear sampling (2010)
  • 著者名/発表者名: Ikeya, T., Sasaki, A., Sakakibara, D., Shigemitsu, Y., Hamatsu, J., Hanashima, T., Mishima, M., Yoshimasu, M., Hayashi, N., Mikawa, T., (他6名)
  • 雑誌名: Nat Protoc 巻: 5 ページ: 1051-60
  • DOI: DOI:10.1038/nprot.2010.69
  • 査読あり
• [雑誌論文] A DNA-binding surface of SPO11-1, an Arabidopsis SPO11 orthologue required for normal meiosis (2010)
  • 著者名/発表者名: Shingu, Y., Mikawa, T., Onuma, M., Hirayama, T. & Shibata, T.
  • 雑誌名: FEBS J 巻: 277 ページ: 2360-74
  • DOI: DOI:10.1111/j.1742-4658.2010.07651.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] 相同DNA組換えの機構理解から新規蛋白質創出へ (2010)
  • 著者名/発表者名: 柴田武彦、美川 務
  • 雑誌名: 酵素工学ニュース 巻: 63 ページ: 16-22
  • URL: http://www.enzyme-eng.com/modules/pico02/index.php?content_id=3
  • 査読あり
• [学会発表] Regulation of Thermus Thermophilus RecA function by Recombination mediators (2012)
  • 著者名/発表者名: 篠原 赳
  • 発表場所: 淡路
  • 年月日: 2012-12-20
• [学会発表] RecA組換え酵素のL1ループの制御機能 (2012)
  • 著者名/発表者名: 柴田武彦
  • 学会等名: 第30回染色体ワークショップ
  • 発表場所: 淡路
  • 年月日: 2012-12-19
• [学会発表] バクテリアにおけるDNA組換え修復の制御機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 美川 務
  • 学会等名: 第30回染色体ワークショップ
  • 発表場所: 淡路
  • 年月日: 2012-12-19
• [学会発表] Thermus thermophiles由来組換えメディエーターの分子機能解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 篠原 赳
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2012-12-14
• [学会発表] 出芽酵母Rad51組換え酵素のN末端領域の機能 (2012)
  • 著者名/発表者名: 新井直人
  • 学会等名: 第35回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2012-12-14
• [学会発表] A comparative study on homologous recombination mediators from T. thermophiles (2012)
  • 著者名/発表者名: 篠原 赳
  • 学会等名: 第2回モデル生物丸ごと一匹学会
  • 発表場所: 佐用
  • 年月日: 2012-09-29
• [学会発表] Reconstitution of homologous recombination in vitro by using Thermus thermophilus RecF pathway proteins (2011)
  • 著者名/発表者名: 井上 仁
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-12-16
• [学会発表] A novel mechanism for the inhibition of RecA filament extension by RecX (2011)
  • 著者名/発表者名: 奥居 沙弥
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-12-16
• [学会発表] 出芽酵母Rad52-Rad51によるD-loop形成におけるRad52のC端ドメインの必要性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 新井 直人
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-12-16
• [学会発表] Analysis of the functions of recombination mediators in homologous pairing (2011)
  • 著者名/発表者名: 篠原 赳
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-12-16
• [学会発表] 、Local folding of the N-terminal domain of RecA upon protein-protein / protein-DNA interactions and its role (2011)
  • 著者名/発表者名: 美川 務
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-12-16
• [学会発表] 酵素結晶固定化電極を用いたバイオ電池の高出力化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 重森 康司
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2011-12-16
• [学会発表] バクテリアにおけるDNA組換え修復系 (2011)
  • 著者名/発表者名: 井上 仁
  • 学会等名: 第21回DNA複製・組換え・ゲノム安定性制御ワークショップ
  • 発表場所: 福津
  • 年月日: 2011-10-25
• [学会発表] 天然変性領域としてのRecAのN末端ドメイン:その機能と役割 (2011)
  • 著者名/発表者名: 美川 務
  • 学会等名: 第84回日本生化学会大会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2011-09-23
• [学会発表] 高度好熱菌蛋白質を用いた in vitro DNA 相同組換えの再構築 (2011)
  • 著者名/発表者名: 井上 仁
  • 学会等名: 第1回モデル生物丸ごと一匹学会
  • 発表場所: 佐用
  • 年月日: 2011-08-20
• [学会発表] RecAの組換え反応に対するRecXの阻害機構 (2011)
  • 著者名/発表者名: 奥居 沙弥
  • 学会等名: 第1回モデル生物丸ごと一匹学会
  • 発表場所: 佐用
  • 年月日: 2011-08-19
• [学会発表] 組換えメディエーターによる D-loop 反応制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 篠原 赳
  • 学会等名: 第1回モデル生物丸ごと一匹学会
  • 発表場所: 佐用
  • 年月日: 2011-08-19
• [学会発表] 蛋白質間相互作用により生じる単鎖DNA結合蛋白質(SSB/RPA)のssDNAからの解離の一般的機構 (2011)
  • 著者名/発表者名: 井上 仁
  • 学会等名: 第11回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 吹田
  • 年月日: 2011-06-08
• [学会発表] Displacement mechanism for SSB from single-stranded DNA by a recombination mediator: SSB-RecO interaction at the atomic resolution (2011)
  • 著者名/発表者名: Jin Inoue
  • 学会等名: International Symposium on the Physicochemical Field for Genetic Activities
  • 発表場所: Awaji
  • 年月日: 2011-01-24
• [学会発表] 、出芽酵母Rad51によるD-loop形成促進のためのRad52第二DNA結合部位の機能 (2011)
  • 著者名/発表者名: 新井 直人
  • 学会等名: 第28回染色体ワークショップ
  • 発表場所: 加賀
  • 年月日: 2011-01-12
• [学会発表] Mitochondrial DNA homoplasmy as gene homogenization of repeated sequences by rolling circle replication (2010)
  • 著者名/発表者名: Takehiko Shibata
  • 学会等名: 7th ASMRM and 10th J-mit
  • 発表場所: Fukuoka
  • 年月日: 2010-12-16
• [学会発表] 、ssDNA 上でのSSB の置換におけるSSB-蛋白質相互作用の役割 (2010)
  • 著者名/発表者名: 井上 仁
  • 学会等名: 第33回日本分子生物学会年会・第83回日本生化学会大会 (BMB2010)
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2010-12-09
• [学会発表] RecA/Rad51ファミリーのフィラメント形成は相同DNA対合反応には必要ない (2010)
  • 著者名/発表者名: 増田 ときは
  • 学会等名: 第33回日本分子生物学会年会・第83回日本生化学会大会 (BMB2010)
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2010-12-07
• [学会発表] 出芽酵母Rad52の第二DNA結合部位も相同組換えに必要である (2010)
  • 著者名/発表者名: 新井 直人
  • 学会等名: 第33回日本分子生物学会年会・第83回日本生化学会大会 (BMB2010)
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2010-12-07
• [学会発表] A mechanism for SSB displacement from single-stranded DNA upon SSB-protein interaction (2010)
  • 著者名/発表者名: Jin Inoue
  • 学会等名: The 7^<th> International 3R Symposium,
  • 発表場所: Toyama
  • 年月日: 2010-10-27
• [学会発表] A mechanism of DNA homology search, based on the structure of DNA bound to proteins that promote homologous recombination (2010)
  • 著者名/発表者名: Tsutomu Mikawa
  • 学会等名: The 12^<th> IUBMB (OzBio2010)
  • 発表場所: Melbourne, Australia
  • 年月日: 2010-09-27
• [学会発表] A general mechanism for SSB displacement from ssDNA upon SSB-protein interaction (2010)
  • 著者名/発表者名: 井上 仁
  • 学会等名: 理研シンポジウム「高度好熱菌丸ごと一匹プロジェクト」第9回連携研究会
  • 発表場所: 佐用
  • 年月日: 2010-08-20
• [学会発表] 、Direct interaction of RecO with RecA is involved in regulation of RecA function (2010)
  • 著者名/発表者名: 篠原 赳
  • 学会等名: 理研シンポジウム「高度好熱菌丸ごと一匹プロジェクト」第9回連携研究会
  • 発表場所: 佐用
  • 年月日: 2010-08-20
• [学会発表] Analysis of the inhibition mechanism of extension of RecA filament by RecX (2010)
  • 著者名/発表者名: 奥居 沙弥
  • 学会等名: 理研シンポジウム「高度好熱菌丸ごと一匹プロジェクト」
  • 発表場所: 佐用
  • 年月日: 2010-08-20
• [学会発表] The universal DNA structure in homologous recombination (2010)
  • 著者名/発表者名: Tsutomu Mikawa
  • 学会等名: The 24th Symposium of the Protein Society
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 年月日: 2010-08-03
• [学会発表] 相同組換え開始制御に働く天然変性タンパク質の機能 (2010)
  • 著者名/発表者名: 柴田 武彦
  • 学会等名: 第10回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2010-06-18
• [学会発表] SSB-C 末端酸性領域とRecO の相互作用によるSSB のssDNA からの解離機構の解明 (2010)
  • 著者名/発表者名: 井上 仁
  • 学会等名: 第10回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2010-06-17
• [学会発表] RecA はなぜフィラメントを形成する必要があるのか?-単量体及び二量体の活性をもとに- (2010)
  • 著者名/発表者名: 笠置 原央
  • 学会等名: 第10回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2010-06-17
• [学会発表] A novel rice SPO11 homologue, SPO11D, induces meiotic chromosme aberration and DNA double-stranded breaks in the fruit-fly (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoshinori Shingu
  • 学会等名: EMBO Conference Series on Recombination & Connections to SUMO and Ubiquitin Modifications
  • 発表場所: Lucca, Italy
  • 年月日: 2010-05-19
• [産業財産権] 酵素結晶固定化電極及び酵素結晶固定化電極の製造方法、並びに酵素結晶固定化電極を備えるバイオ電池及びバイオセンサー (2011)
  • 発明者名: 重森康司、美川 務
  • 権利者名: 理化学研究所、アイシン精機
  • 産業財産権番号: PCT/JP2011/069060
  • 出願年月日: 2011-08-24
  • 外国
• [産業財産権] 高度好熱菌由来の改変型一本鎖DNA結合タンパク質、及び該タンパク質を用いた核酸の等温増幅方法 (2011)
  • 発明者名: 美川 務、柴田武彦、重森康司
  • 権利者名: 理化学研究所、アイシン精機
  • 産業財産権番号: 特許4860199
  • 取得年月日: 2011-11-11
• [産業財産権] 高度好熱菌由来の改変型一本鎖DNA結合タンパク質、及び該タンパク質を用いた核酸の等温増幅方法 (2011)
  • 発明者名: 美川 務、柴田武彦、重森康司
  • 権利者名: 理化学研究所、アイシン精機
  • 産業財産権番号: US Patent7973131
  • 取得年月日: 2011-07-05
  • 外国
• [産業財産権] 酵素結晶固定化電極及び酵素結晶固定化電極の製造方法、並びに酵素結晶固定化電極を備えるバイオ電池及びバイオセンサー (2010)
  • 発明者名: 重森康司、美川 務
  • 権利者名: 理化学研究所、アイシン精機
  • 産業財産権番号: 特願2010-189788
  • 出願年月日: 2010-08-26