2014 Fiscal Year Annual Research Report
AIDによるtopoisomerase1を介したゲノム不安定性誘導のメカニズム
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22000015
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
本庶 佑 京都大学, 医学研究科, 客員教授 (80090504)
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| Project Period (FY) |
2010-04-21 – 2015-03-31
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| Keywords | 体細胞突然変異 / クラススイッチ組換え / RNA編集 / 大規模シークエンス / FACT複合体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々はAIDの作用機作について10年以上にわたるRNA編集説とDNA脱アミノ説の論争に決着をつける2つの大きな発見を行った。
第1にAIDが体細胞突然変異(SHM)とクラススイッチ組換え(CSR)を行うためにRNA結合たんぱく質hnRNPKおよびhnRNPLが不可欠であることを実証した。RNA編集酵素として確立しているAPOBEC1の共役因子であるACFはhnRNPタンパク質群と構造的に類似のタンパク質である。我々は一連のhnRNPのノックダウン法とCrisperによるノックアウト法を組み合わせ、hnRNPKの欠失によりDNA切断とSHMが失われるが、一方hnRNPLの欠失によってはDNA切断は損なわれずにCSRが消失することを明らかにした。更に、これらのタンパク質のRNA結合ドメインを特異的に決失することによってAIDの機能が失われることを証明した。また、両タンパクはAIDと結合し、その結合にはRNAが介在することを証明した。以上、AIDはRNA結合タンパク質を共役因子とし、これとRNAを介して結合することを実証し、RNA編集説を証明した。
第2にDNA脱アミノ説においてDNA切断の中心的役割を果たすタンパク質と提唱されたUNGとAPE1がいずれもDNA切断ではなく切断後のDNA修復の制御に関わることを明らかにした。UNGはDNA切断後に正確な修復を行う酵素としてSHMでは抑制的に働く。一方、CSRに際してはDNA切断端のシナプシス形成に働き、この両者の活性はUNGタンパク質の違う部分の構造が必要なことを多くの突然変異体を用いて証明した。APE1の完全欠損細胞株では、クラススイッチは20%程度に抑制されるがDNA切断は正常に行われ、体細胞突然変異や染色体転座が影響を受けないことを明らかにした。APE1はTop1によるDNA切断端のプロセシングに関わる。
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| Research Progress Status |
1) 長らく不明であったAIDのコファクターとしてhnRNP KとhnRNP Lを同定した。hnRNPはいずれもRNA結合ドメインを持つ核内タンパク質である。この両者はそれぞれAIDと複合体を作り、RNAを結合してAIDの機能に不可欠であることを証明した。さらにhnRNP KはAIDによるDNA切断に不可欠であり、hnRNP LはクラススイッチにおけるDNAの組換えに必要である。これらのことから、AIDの機能がRNAの編集を介して体細胞突然変異とクラススイッチ組換えに関与することを証明した。
2) AIDによって引き起こされるTopoisomerase1の低下が、特異的なターゲットにDNAの構造変換を起こし、さらにそこにTopoisomerase1をリクルートするSmarca4というクロマチン制御タンパク質の関与を明らかにした。このことによって、AIDのターゲット特異性に関わる因子を解析するヒストン制御の重要な手掛かりを得た。
3) AIDの機能として、DNA切断とともにクラススイッチの組換えに関わるタンパク質が、hnRNPLとAIDによって引き起こされることを明らかにした。この結果、切断されたDNA断端がシナプスを形成し、重要な役割の大綱が明らかになり、AIDの機能に関わる全貌の概略を示すことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究により、AIDの生理的機能の大枠については明らかになった。残された課題はAIDの生化学的な機能である分子構造の解明がある。このために今後はX線構造解析の専門家である京大医学研究科岩田想教授らと共同でAIDの結晶構造の解析を行う。また、AIDのコファクターとして単離したhnRNP KおよびhnRNP Lとの共結晶を作成することを目標とする。
AIDのターゲットRNAの同定がhnRNP KとhnRNP Lが共役因子として同定されたことにより非常に容易になった。今後、免疫沈降法とRNA塩基配列決定との組み合わせやプロテオミクス解析等によって行う。
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Research Products
(7 results)
