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2015 年度 実績報告書

相同組換え修復開始を導くクロマチン構造変換後のpseudo転写構造形成の解明

研究課題

研究課題/領域番号 26701005
研究機関群馬大学

研究代表者

柴田 淳史  群馬大学, 先端科学研究指導者育成ユニット, 助教 (30707633)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードDNA修復 / Homologous recombination / NHEJ / クロマチン
研究実績の概要

放射線照射(IR)によって生じるDNA損傷の中でも、DNA二本鎖切断(DSB)は最も重篤な損傷であり、その修復の成否は細胞の生死を決める。DSBに対する修復経路はnon-homologous end joining(NHEJ)及びhomologous recombination(HR)の2つがある。NHEJは簡略化された分子機構とそれに伴う素早い修復速度で迅速にDSBを修復する。またNHEJは細胞周期を問わずDSBを修復することが出来る。しかしながら修復後の連結部位に欠失変異等を引き起こす。一方でHRは姉妹染色分体必要であるためS/G2期のみで機能する。HRの最大の利点はその正確な修復反応機構である。しかしHPは修復速度が遅くDNA損傷後の細胞周期チェックポイント機構が厳密ではないヒト細胞においては損傷を有するまま分裂期に進行する危険がある。これまでの申請者らの研究から、ヒトS/G2期細胞においてIR後に用いられる主要経路はNHEJであり、HRはマイナー経路である事が分かっている。また、NHEJがDSB修復の第一選択であり、NHEJからHRへの移行、つまりHR開始点が両修復経路決定の運命を担う分岐点である事が分かってきた。本研究ではHR開始に関わる新規DNA-end resection因子を探索し、HR開始点における新モデルを提案することを目的としている。またHR開始点で必要と考えられるクロマチン構造変化を導くヒストン修飾酵素を同定することで、HR開始に必要なゲノム構造変換とその分子機構を明らかにする。siRNAライブラリー及びIP-MSを用いた別々の方法により、合計5つの新規HR候補因子が見出された。これらの因子をsiRNAによりノックダウンした細胞ではRPAのリン酸化だけではなく、RAD51 foci形成の減少及びHR頻度の低下が認められた。

現在までの達成度 (区分)
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

研究計画にあるスクリーニング及び発見された因子の機能解析が進んでいる。

今後の研究の推進方策

新規HR候補因子について、分子間相互作用を含めた分子生物学的機能解析を行う。本年度はDSB近傍に生じるpsuedo転写構造またはループ構造を検出する系を確立し、これまでに候補に挙げられている新規HR因子(転写因子を含む)がDSB発生時のpsuedo転写に関わるかどうかを明らかにする。

次年度使用額が生じた理由

HR修復に関わる可能性がある5遺伝子を選定し現在は機能解析を優先して行っており、その他の因子についてのsiRNAによる二次スクリーンを一時中断したため。

次年度使用額の使用計画

次年度では新規因子について、数種類の異なる実験系からアプローチすることでその機能解析を行う。特に蛍光顕微鏡を用いた実験系の設置のため、蛍光フィルターやレンズを購入する。また最終年度ではあるが、新しい実験系確立のために分子生物学的知識と技術を有した研究員が必要であることから博士研究員を1年間雇用する。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件、 招待講演 4件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Visualization of complex DNA double-strand breaks in a tumor treated with carbon ion radiotherapy2016

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Oike, Atsuko Niimi, Noriyuki Okonogi, Kazutoshi Murata, Akihiko Matsumura, Shin-Ei Noda, Daijiro Kobayashi, Mototaro Iwanaga, Keisuke Tsuchida, Tatsuaki Kanai, Tatsuya Ohno, Atsushi Shibata & Takashi Nakano
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 6 ページ: -

    • DOI

      10.1038/srep22275

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Carbon-ion beams effectively induce growth inhibition and apoptosis in human neural stem cells compared with glioblastoma A172 cells2015

    • 著者名/発表者名
      Mayu Isono, Yukari Yoshida, Akihisa Takahashi, Takahiro Oike, Atsushi Shibata, Yoshiki Kubota, Tatsuaki Kanai, Tatsuya Ohno, and Takashi Nakano
    • 雑誌名

      Journal of Radiation Research

      巻: 56(5) ページ: 856-861

    • DOI

      10.1093/jrr/rrv033

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The EGFR mutation status affects the relative biological effectiveness of carbon-ion beams in non-small cell lung carcinoma cells2015

    • 著者名/発表者名
      Napapat Amornwichet, Takahiro Oike, Atsushi Shibata, Chaitanya S. Nirodi, Hideaki Ogiwara, Haruhiko Makino, Yuka Kimura, Yuka Hirota, Mayu Isono, Yukari Yoshida, Tatsuya Ohno, Takashi Kohno & Takashi Nakano
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 5 ページ: -

    • DOI

      10.1038/srep11305

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Other Determinants of Sensitivity2015

    • 著者名/発表者名
      Naoyuki Okita and Atsushi Shibata
    • 雑誌名

      PARP Inhibitors for Cancer Therapy

      巻: 83 ページ: 363-379

    • DOI

      10.1007/978-3-319-14151-0_15

    • 査読あり
  • [雑誌論文] SETDB1, HP1 and SUV39 promote repositioning of 53BP1 to extend resection during homologous recombination in G2 cells2015

    • 著者名/発表者名
      Meryem Alagoz, Yoko Katsuki, Hideaki Ogiwara, Tomoo Ogi, Atsushi Shibata, Andreas Kakarougkas, and Penny Jeggo
    • 雑誌名

      Nucleic Acids Research

      巻: 43(16) ページ: 7931-7944

    • DOI

      10.1093/nar/gkv722

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] RAD51 and BRCA2 promote oncolytic adenovirus type 5 activity in ovarian cancer2015

    • 著者名/発表者名
      Laura A. Tookman, Ashley K. Browne, Claire M. Connell, Gemma Bridge, Carin K. Ingemarsdotter, Suzanne Dowson, Atsushi Shibata, Michelle Lockley, Sarah A. Martin, and Iain A. McNeish
    • 雑誌名

      Molecular Cancer Research

      巻: 14(1) ページ: 44-55

    • DOI

      10.1158/1541-7786

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Analysis of cluster and DNA double strand break after heavy ion irradiation using high resolution microscopy2016

    • 著者名/発表者名
      柴田淳史
    • 学会等名
      14th International Workshop on Radiation Damage to DNA
    • 発表場所
      メルボルン(オーストラリア)
    • 年月日
      2016-03-21 – 2016-03-22
    • 国際学会
  • [学会発表] DNA修復研究からの放射線治療発展へのアプローチ2016

    • 著者名/発表者名
      柴田淳史
    • 学会等名
      茨城大学理学部公開シンポジウム 「第9回 Quantum Medicine 研究会」
    • 発表場所
      茨城大学理学部(茨城県・水戸市)
    • 年月日
      2016-03-13
    • 招待講演
  • [学会発表] DNA二本鎖切断修復経路を決定する時空間的制御機構の解明2015

    • 著者名/発表者名
      柴田淳史
    • 学会等名
      放射線医学総合研究所・第7回次世代放射線治療研究セミナー「DNA修復の最先端」
    • 発表場所
      放射線医学総合研究所(千葉県・千葉市)
    • 年月日
      2015-12-18
    • 招待講演
  • [学会発表] 多様なDNA損傷応答の統合制御機構2015 ~ゲノム不安定性の病態解明研究~2015

    • 著者名/発表者名
      柴田淳史
    • 学会等名
      第38回 日本分子生物学会・第88回日本生化学会 合同大会
    • 発表場所
      神戸ポートピアホテル 本館 B1F 偕楽1(兵庫県・神戸市)
    • 年月日
      2015-12-03
  • [学会発表] Understanding the molecular mechanism for developing a novel treatment strategy in radiotherapy2015

    • 著者名/発表者名
      柴田淳史
    • 学会等名
      日本放射線腫瘍学会第28回大会
    • 発表場所
      前橋商工会議所 サクラ(群馬県・前橋市)
    • 年月日
      2015-11-19
    • 招待講演
  • [学会発表] BRCA1によるDNA end resectionの調節機構の解明2015

    • 著者名/発表者名
      柴田淳史
    • 学会等名
      国立遺伝学研究所・研究集会「染色体DNAの安定維持の分子メカニズム」
    • 発表場所
      国立遺伝学研究所・講堂(静岡県・三島市)
    • 年月日
      2015-10-01
    • 招待講演
  • [学会発表] District regulation of DNA double strand break resection after heavy ion irradiation2015

    • 著者名/発表者名
      柴田淳史
    • 学会等名
      The 2015 IMB conference, DNA Repair & Genome Stability in a Chromatin Environment
    • 発表場所
      マインツ(ドイツ)
    • 年月日
      2015-06-04 – 2015-06-07
    • 国際学会
  • [備考] DNA修復研究 柴田研究室

    • URL

      http://shibatalab.com

  • [備考] SHIBATA LAB

    • URL

      http://shibatalab.com/english

  • [備考] 先端科学研究指導者育成ユニット

    • URL

      http://asrldu.dept.med.gunma-u.ac.jp

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公開日: 2017-01-06  

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