非ゲノム情報としてのグアニン４重鎖の形成と複製開始における役割と生物学的意義

2021 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: 20H05399
• 研究機関: 公益財団法人東京都医学総合研究所
• 研究代表者: 正井 久雄 公益財団法人東京都医学総合研究所, 基礎医科学研究分野, 所長 (40229349)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: グアニン４重鎖構造 / 複製開始 / RNA-DNAハイブリッド / 大腸菌染色体 / 複製環境適応 / 非ゲノム情報 / 変異 / 組換え

研究実績の概要

典型的な非B型DNA構造である、グアニン４重鎖(G4)構造は、生物種を問わず普遍的に存在し、その生物学的機能も次々と報告されている。G4は、配列ではなく、形成する核酸形態が重要な役割を果たす。又、G4の形成と崩壊は、生体内でダイナミックに変動している可能性があり、これまで見逃されている重要な非ゲノム情報である。数年前にヒトを含む高等生物の複製起点の近傍に高い頻度でG4形成配列が存在する事が明らかとなり、G4の複製開始における役割が示唆された。私たちは、G4がDNA複製開始のシグナルとして、あるいは、複製を抑制するクロマチン形成の拠点として機能することを発見した。本研究では、非ゲノム情報としてのG4の細胞内でのダイナミックな形成が、DNA複製開始をどのように制御するか、またその存在がゲノムの安定な維持継承にどのような影響を及ぼすかを解析し、その分子機構と生物学的意義の解明を目指す。本年度、転写プロモーターとG-rich配列を連結し、転写に依存して自律的に複製できるユニットを大腸菌細胞内で合成生物学的に樹立した。この複製システムを酵母と動物細胞に導入し、自律的に複製するかどうかを現在検討している。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Loss of full-length DNA replication regulator Rif1 in two-cell embryos is associated with zygotic transcriptional activation (2021)
  • 著者名/発表者名: Yoshizawa-Sugata Naoko、Yamazaki Satoshi、Mita-Yoshida Kaoru、Ono Tomio、Nishito Yasumasa、Masai Hisao
  • 雑誌名: Journal of Biological Chemistry 巻: 297 ページ: 101367～101367
  • DOI: 10.1016/j.jbc.2021.101367
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Discovery of AS-0141, a Potent and Selective Inhibitor of CDC7 Kinase for the Treatment of Solid Cancers (2021)
  • 著者名/発表者名: Irie Takayuki、Asami Tokiko、Sawa Ayako、Uno Yuko、Taniyama Chika、Funakoshi Yoko、Masai Hisao、Sawa Masaaki
  • 雑誌名: Journal of Medicinal Chemistry 巻: 64 ページ: 14153～14164
  • DOI: 10.1021/acs.jmedchem.1c01319
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Extracellular DJ-1 induces sterile inflammation in the ischemic brain (2021)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Koutarou、Sakai Seiichiro、Tsuyama Jun、Nakamura Akari、Otani Kento、Kurabayashi Kumiko、Yogiashi Yoshiko、Masai Hisao、Shichita Takashi
  • 雑誌名: PLOS Biology 巻: 19 ページ: e3000939
  • DOI: 10.1371/journal.pbio.3000939
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A KDM6 inhibitor potently induces ATF4 and its target gene expression through HRI activation and by UTX inhibition (2021)
  • 著者名/発表者名: Kitajima Shojiro、Sun Wendi、Lee Kian Leong、Ho Jolene Caifeng、Oyadomari Seiichi、Okamoto Takashi、Masai Hisao、Poellinger Lorenz、Kato Hiroyuki
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 ページ: 4538
  • DOI: 10.1038/s41598-021-83857-y
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Roles of G4 binding and multimization of Rif1 in S phase regulation in fission yeast cells. (2021)
  • 著者名/発表者名: Hisao Masai, Yutaka Kanoh, Kaho Takasawa, Daisuke Koida, Seiji Matsumoto
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Asia Conference YEAST AND LIFE SCIENCES
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Claspin is required for growth recovery from serum starvation through regulating the PI3K-PDK1-mTOR pathway. (2021)
  • 著者名/発表者名: Chi-Chun Yang, Hisao Masai
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Asia Conference, DNA METABOLISM, GENOMIC STABILITY & HUMAN DISEASE
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Mechanisms of membrane association of Rif1 and its role in replication timing regulation (2021)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Iguchi, Sayuri Ito, Naoko Kokusho, Yutaka Kanoh, Kaho, Takasawa, Kenji Moriyama, Hiroyuki Sasanuma, Hisao Masai.
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Laboratory Meeting EUKARYOTIC DNA REPLICATION & GENOME MAINTENANCE
  • 国際学会
• [学会発表] Chromatin regulation that involves assembly of protein, lipid and DNA with a special higher-order structure (2021)
  • 著者名/発表者名: 正井久雄
  • 学会等名: シンポジウム「染色体の多様な機能を支えるタンパク質高次複合体」第94回日本生化学会大会
  • 国際学会
• [学会発表] Association of Rif1 with nuclear membrane is essential for genome-wide replication timing regulation (2021)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Iguchi, Sayuri Ito, Naoko Kakusho, Satoshi Yamazaki, Asami Oji, Rino Fukatsu, Ichiro Hiratani, Hiroyuki Sasanuma, Hisao Masai
  • 学会等名: 第44回日本分子生物学会年会 シンポジウム 「DNA構造ダイナミクスを基盤とするゲノム複製と維持の生物種を超えた共通原理」
  • 国際学会
• [学会発表] Genetic interaction network of BRCA2 tumor suppressor gene (2021)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Sasanuma, Kousei Yamada, Ngo Trinh, Hisao Masai, Kosuke Yusa
  • 学会等名: 第44回日本分子生物学会年会 ワークショップ「ゲノム安定性：その破綻を誘導する分子機構と破綻によりおこるゲノム異常」
  • 国際学会
• [備考] ゲノム動態プロジェクト
  • URL: https://www.igakuken.or.jp/genome/