複製ストール依存性・非依存性染色体構造異常の発生機序

2012 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24390085
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 藤田保健衛生大学
• 研究代表者: 倉橋 浩樹 藤田保健衛生大学, 総合医科学研究所, 教授 (30243215)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 染色体転座 / 切断点 / 回文配列 / パリンドローム / 十字架型DNA / 非B型DNA / 染色体再構成 / 染色体構造異常

研究概要

ヒト染色体転座t(11;22)(q23;q11)は、反復性非ロバートソン転座のひとつである。本研究代表者はt(11;22)転座の11番、22番両染色体の切断点にはpalindromic AT rich repeat(PATRR)と呼ばれるAT含量の多い回文配列が存在することを報告した。また、研究代表者は1分子検出感度の転座特異的PCRを用いた実験によって、ヒト精子において新生t(11;22)が検出されるが、精子以外の体細胞では検出されないことを報告した。回文配列は、DNA複製の途中でラギング鎖の鋳型側で1本鎖状態となるときに「ヘアピン型」となり、DNA複製が停止し、染色体の再構成を誘発する可能性がある。精子形成では複製回数が多いことが精子特異的転座発生を説明できる。一方で、精子形成後期にはピストンがプロタミンに置き換わるが、この時の自由な負のらせんエネルギーにより回文配列は「十字架型」DNAの立体構造をとりうる。この特殊な構造は内因性のDNA切断酵素の基質となり、転座を誘発する可能性がある。本研究では、すでに構築した細胞株を用いた転座発生アッセイシステムを利用して、十字架型DNAが誘発する転座発生パスウエイを解析した。siRNAを用いたスクリーニングにより、十字架型DNAは2段階で切断され、非相同末端結合で誤修復されることで転座が発生することがわかった。第1段階では十字架型DNAは、GEN1という相同組換えのあとでできるホリデー構造切断酵素によりななめ方向に切断される。できたヘアピン型のDNA末端を、第2段階として、Artemisが、ヘアピンの先端を開裂する。そのあと、ligase IVが互い違いに修復する、というのが転座に至る全経路であることを示した(Inagaki e tal.Nat Commun 2013)。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

細胞内で転座に至る生化学的経路が同定できた。順調に計画は進行している。

今後の研究の推進方策

次に、精子形成中の転座発生機構を解析するために、PATRR導入マウス、もしくは魚類を利用した系を構築し、染色体転座の発生メカニズムを検討する。

次年度の研究費の使用計画

PATRR導入マウス、もしくは、メダカを作成するのに使用する。
細胞を使った実験に予想以上に時間を費やし、予定していた動物モデルの作成が遅れたため残額が生じた。

研究成果

• [雑誌論文] Two sequential cleavage reactions on cruciform DNA structures cause palindrome-mediated chromosomal translocations (2013)
  • 著者名/発表者名: Inagaki H, Ohye T, Kogo H, Tsutsumi M, Kato T, Tong M, Emanuel BS, Kurahashi H
  • 雑誌名: Nat Commun 巻: 4 ページ: 1592
  • DOI: 10.1038/ncomms2595
  • 査読あり
• [雑誌論文] MTA3 regulates CGB5 and Snail genes in trophoblast (2013)
  • 著者名/発表者名: Chen Y, Miyazaki J, Nishizawa H, Kurahashi H, Leach R, Wang K
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun 巻: (In press) (In press)
  • DOI: pii:S0006-291X(13)00412-9.10.1016/j.bbrc.2013.02.102.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Acute eosinophilic pneumonia occurring in a dedicator of cytokinesis 8 (DOCK8) deficient patient (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsuge l, Ito K, Ohye T, Kando N, Kondo Y, Nakajima Y, Inuo C, Kurahashi H, Urisu A
  • 雑誌名: Pediatric Pulmonology 巻: (In press) (In press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] HORMAD1-dependent checkpoint/surveillance mechanism eliminates asynaptic oocytes (2012)
  • 著者名/発表者名: Kogo H, Tsutsumi M, Ohye T, Inagaki H, Abe T, Kurahashi H
  • 雑誌名: Genes Cells 巻: 17 ページ: 439-454
  • DOI: 10.1111/j.1365-2443.2012.01600.x.
  • 査読あり
• [雑誌論文] HORMAD2 is essential for synapsis surveillance during meiotic prophase via the recruitment of ATR activity (2012)
  • 著者名/発表者名: Kogo H, Tsutsumi M, Ohye T, Inagaki H, Kiyonari H, Kurahashi H
  • 雑誌名: Genes Cells 巻: 17 ページ: 897-912
  • DOI: 10.1111/gtc.12005.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Screening of genes involved in chromosome segregation during meiosis I : in vitro gene transfer to mouse fetal oocytes (2012)
  • 著者名/発表者名: Tsutsumi M, Kowa-Sugiyama H, Bolor H, Kogo.H, Inagaki H, Ohye T, Y amada K, Taniguchi-Ikeda M, Toda T, Kurahashi H
  • 雑誌名: J Hum Genet 巻: 57 ページ: 515-522
  • DOI: 10.1038/jhg.2012.61.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanism of complex gross chromosomal rearrangements : A commentary on Concomitant microduplications of MECP2 and ATRX in male patients with severe mental retardation (2012)
  • 著者名/発表者名: Kurahashi H, Ohye T, Inagaki H, Kogo H, Tsutsumi M
  • 雑誌名: J Hum Genet 巻: 57 ページ: 81-83
  • DOI: 10.1038/jhg.2011.143
• [雑誌論文] Molecular basis of maternal age-related increase in oocyte aneuploidy (2012)
  • 著者名/発表者名: Kurahashi H, Tsutsumi M, Nishiyama S, Kogo H, Inagaki H, Ohye T
  • 雑誌名: Congenit Anom (Kyoto) 巻: 52 ページ: 8-15
  • DOI: 10.1111/j.1741-4520.2011.00350.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Failure of homologous synapsis and sex-specific reproduction problems (2012)
  • 著者名/発表者名: Kurahashi H, Kogo H, Tsutsumi M, Inagaki H, Ohye T
  • 雑誌名: Front Genet 巻: 3 ページ: 112
  • DOI: 10.3389/fgene.2012.00112
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chromosomal translocations and palindromic AT-rich repeats (2012)
  • 著者名/発表者名: Kato T, Kurahashi H, Emanuel BS
  • 雑誌名: Curr Opin Genet Dev 巻: 22 ページ: 221-228
  • DOI: 10.1016/j.gde.2012.02.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Upregulation of HtrA4 in the placentas of patients with severe pre-eclampsia (2012)
  • 著者名/発表者名: Inagaki A, Nishizavva H, Ota S, Suzuki M, Inuzuka H, Miyamura H, Sekiya T, Kurahashi H, Udagawa Y
  • 雑誌名: Placenta 巻: 33 ページ: 919-926
  • DOI: 10.1016/j-placenta.2012.08.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Serum neutrophil gelatinase-associated lipocalin during the early postoperative period predicts the recovery of graft function after kidney transplantation from donors after cardiac death (2012)
  • 著者名/発表者名: Kusaka M, Iwamatsu F, Kuroyanagi Y, Nakaya M, Ichino M, Marubashi S, Nagano H, Shiroki R, Kurahashi H, Hoshinaga K
  • 雑誌名: J Urol 巻: 187 ページ: 2261-2267
  • DOI: 10.1016/j.juro.2012.01.033
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Functional variation in the hypocretin neuropeptide precursor gene may be associated with obstructive sleep apnea syndrome in Japan (2012)
  • 著者名/発表者名: Ahmed WA, Tsutsumi M, Nakata S, Mori T, Nishimura Y, Fujisawa T, Kato l, Nakashima M, Kurahashi H, Suzuki K
  • 雑誌名: Laryngoscope 巻: 122 ページ: 925-929
  • DOI: 10.1002/lary.23179
  • 査読あり
• [雑誌論文] Global gene expression profiling in PPAR-y agonist-treated kidneys in an orthologous rat model of human autosomal recessive polycystic kidney disease (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshihara D, Kugita M, Yamaguchi T, Aukema HM, Kurahashi H, Morita M, Hiki Y, Calvet JP, Wallace DP, Toyohara T, Abe T, Nagao S
  • 雑誌名: PPAR Research ページ: 695898
  • DOI: 10.1155/2012/695898
  • 査読あり
• [学会発表] Pathogenic exon-trapping by SVA retrotransposon and rescue in Faukuyama muscular dystrophy (2012)
  • 著者名/発表者名: Taniguchi M, Kobayashi K, Kanagawa M, Yu CC, Oda T, Kuga A, Kurahashi H, Akmen H0, DiMauro S, Yokota T, Takeda S, Toda T
  • 学会等名: ASHG 2012, annual meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 20121106-20121110
• [学会発表] Polymorphisms in the ANXA5gene promoter in Japanese women with preeclampsia (2012)
  • 著者名/発表者名: Miyamura H, Nishizavva H, Ota S, Suzuki M, Inagaki A, Egusa H, Nishiyama S, Kurahashi H, Udagawa Y
  • 学会等名: The XX FIGO World Congress
  • 発表場所: Rome, Italy
  • 年月日: 20121007-20121012
• [学会発表] Polymorphisms in the ANXA5gene promoter in Japanese women with pre-eclampsia (2012)
  • 著者名/発表者名: Kurahashi H, Miyamura H, Nishizavva H, Ota S, Suzuki M, Inagaki A, Egusa H, Nishiyama S, Udagawa Y
  • 学会等名: European Society of Human Genetics Conference 2012
  • 発表場所: Nurnberg, Germany
  • 年月日: 20120623-20120626
• [学会発表] Mechanism of recurrent translocation t(11;22) initiated by cruciform conformation of palindromes (2012)
  • 著者名/発表者名: Inagaki H, Ohye T, Kogo H, Tsutsumi M, Kurahashi H
  • 学会等名: FASEB SRC : "Dynamic DNA structures in biology"
  • 発表場所: Saxtons River, USA
  • 年月日: 20120617-20120622
• [備考] 藤田保健衛生大学・総合医科学研究所
  • URL: http://www.fujita-hu.ac.jp/ICMS/
• [備考] 分子遺伝学研究部門
  • URL: http://www.fujita-hu.ac.jp/~genome/mg/