非ゲノム情報による複製開始点制御の解明

2020 年度 実績報告書

• 研究領域: 多様かつ堅牢な細胞形質を支える非ゲノム情報複製機構
• 研究課題/領域番号: 20H05396
• 研究機関: 国立遺伝学研究所
• 研究代表者: 鐘巻 将人 国立遺伝学研究所, 遺伝メカニズム研究系, 教授 (20444507)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: DNA複製 / デグロン / ゲノムDNA

研究実績の概要

非ゲノム情報の複製は、染色体上のDNA複製開始点から始まるDNA複製に伴って起きる。複製開始点の位置変化は複製フォークの方向性に影響し、非ゲノム情報複製や娘細胞の対称性に影響を与える。哺乳動物細胞のDNA複製開始点は非ゲノム情報による制御を受けると考えられるが、いまだに全ゲノムレベルにおける高解像度マッピングに至っていない。複製開始点を高解像度にマッピングし、そのゲノム上の位置と非ゲノム情報の関係性を解明することは、非ゲノム情報複製を理解する上で非常に重要な課題である。

この問題を解決するために、改良オーキシンデグロン法AID2を岡崎フラグメント連結に関与するDNAリガーゼであるLIG1およびLIG3に応用して、これらを迅速に分解除去できる細胞を作成した。この細胞では、LIG1,3分解により、岡崎フラグメントが蓄積し、これらをシーケンスすることで複製フォークの方向性を知ることができる。

この細胞よりDNAを精製し、これを編成アガロースゲルで泳動することにより、500b程度の岡崎フラグメントを回収しシーケンスすることで、10cmプレート一枚の細胞から複製フォークの移動および複製開始領域を同定するパイプライン作成に成功した。

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

当初、予定していた研究は順調に進行して、多くのデータが得られた。

今後の研究の推進方策

同調培養と組み合わせて、S期における時間毎のDNA複製プロファイルを同定する。さらに、複製開始領域の特性を、周辺遺伝子や非ゲノム修飾と比較し、複製開始領域を予想できるアルゴリズムを作成する。

研究成果

• [国際共同研究] University of Dundee/University of Aberdeen(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: University of Dundee/University of Aberdeen
• [国際共同研究] Florida State University/San Diego Biomedical Research Institute(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Florida State University/San Diego Biomedical Research Institute
• [雑誌論文] The auxin-inducible degron 2 (AID2) system enables controlled protein knockdown during embryogenesis and development in Caenorhabditis elegans (2022)
  • 著者名/発表者名: Takefumi Negishi, Saho Kitagawa, Natsumi Horii, Yuka Tanaka, Nami Haruta, Asako Sugimoto, Hitoshi Sawa, Ken-Ichiro Hayashi, Masahiko Harata, Masato T Kanemaki
  • 雑誌名: Genetics 巻: 220 ページ: iyab218
  • DOI: 10.1093/genetics/iyab218
  • 査読あり
• [雑誌論文] Targeted Protein Depletion Using the Auxin‐Inducible Degron 2 (AID2) System (2021)
  • 著者名/発表者名: Saito Yuichiro、Kanemaki Masato T.
  • 雑誌名: Current Protocols 巻: 1 ページ: e219
  • DOI: 10.1002/cpz1.219
  • 査読あり
• [雑誌論文] SLFN1 promotes stalled fork degradation that underlies the phenotype in Fanconi anemia cells (2021)
  • 著者名/発表者名: Okamoto Yusuke、Abe Masako、Mu Anfeng、Tempaku Yasuko、Rogers Colette B.、Mochizuki Ayako L.、Katsuki Yoko、Kanemaki Masato T.、Takaori-Kondo Akifumi、Sobeck Alexandra、Bielinsky Anja-Katrin、Takata Minoru
  • 雑誌名: Blood 巻: 137 ページ: 336～348
  • DOI: 10.1182/blood.2019003782
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Ran-GTP Is Non-essential to Activate NuMA for Mitotic Spindle-Pole Focusing but Dynamically Polarizes HURP Near Chromosomes (2021)
  • 著者名/発表者名: Tsuchiya Kenta、Hayashi Hisato、Nishina Momoko、Okumura Masako、Sato Yoshikatsu、Kanemaki Masato T.、Goshima Gohta、Kiyomitsu Tomomi
  • 雑誌名: Current Biology 巻: 31 ページ: 115～127.e3
  • DOI: 10.1016/j.cub.2020.09.091
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of disease model iPSCs derived from patients with a novel Fanconi anemia-like IBMFS ADH5/ALDH2 deficiency (2021)
  • 著者名/発表者名: Mu Anfeng、Hira Asuka、Niwa Akira、Osawa Mitsujiro、Yoshida Kenichi、Mori Minako、Okamoto Yusuke、Inoue Kazuko、Kondo Keita、Kanemaki Masato T.、Matsuda Tomonari、Ito Etsuro、Kojima Seiji、Nakahata Tatsutoshi、Ogawa Seishi、Tanaka Keigo、Matsuo Keitaro、Saito Megumu K.、Takata Minoru
  • 雑誌名: Blood 巻: 137 ページ: 2021～2032
  • DOI: 10.1182/blood.2020009111
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Replication timing maintains the global epigenetic state in human cells (2021)
  • 著者名/発表者名: Klein Kyle N.、Zhao Peiyao A.、Lyu Xiaowen、Sasaki Takayo、Bartlett Daniel A.、Singh Amar M.、Tasan Ipek、Zhang Meng、Watts Lotte P.、Hiraga Shin-ichiro、Natsume Toyoaki、Zhou Xuemeng、Baslan Timour、Leung Danny、Kanemaki Masato T.、Donaldson Anne D.、Zhao Huimin、Dalton Stephen、Corces Victor G.、Gilbert David M.
  • 雑誌名: Science 巻: 372 ページ: 371～378
  • DOI: 10.1126/science.aba5545
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The auxin-inducible degron 2 technology provides sharp degradation control in yeast, mammalian cells, and mice (2020)
  • 著者名/発表者名: Yesbolatova Aisha、Saito Yuichiro、Kitamoto Naomi、Makino-Itou Hatsune、Ajima Rieko、Nakano Risako、Nakaoka Hirofumi、Fukui Kosuke、Gamo Kanae、Tominari Yusuke、Takeuchi Haruki、Saga Yumiko、Hayashi Ken-ichiro、Kanemaki Masato T.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 11 ページ: 5701
  • DOI: 10.1038/s41467-020-19532-z
  • 査読あり / オープンアクセス