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

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24390085
• Research Institution: Fujita Health University
• Principal Investigator: 倉橋 浩樹 藤田保健衛生大学, 総合医科学研究所, 教授 (30243215)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 染色体欠失 / FoSTeS / マイクロホモロジー / DNA複製

Research Abstract

１例の染色体欠失の断端と結合部の詳細な解析により、複製ストール依存性染色体構造異常に発生メカニズムに迫った。反復流産を呈する健康な夫婦に対する、反復流産の原因のスクリーニング精査でG分染法をおこない、女性側の片方の染色体にdel(2)(q13q14.2)の部分欠失を認めた。欠失領域の同定のために、マイクロアレイ染色体検査を行った結果、arr[hg19] 2q14.3(124,622,589-127,367,440)x1の2.8Mbの欠失であった。このCopy number variationは、健常人のデータベースに登録がなかったが、欠失領域には脳特異的遺伝子CNTNAP5が存在するのみであり、反復流産の原因とは考えにくく、良性のものと推定された。この染色体欠失の発生メカニズムを調べるために、切断点の外側にプライマーを設計し、long range PCRにてジャンクション断片を単離した。ジャンクションには、欠失の上流側の切断点にある11-13塩基の配列が4回繰り返した後、6塩基のマイクロホモロジーを介して、下流側の配列と結合していた。4回の繰り返しも1塩基のマイクロホモロジーを介しており、Chenらの提唱した「backward replication slippage」、もしくは、「serial replication slippage」と呼ばれるものに相当する特徴に一致した。両側の切断点には、非B型DNAのポテンシャルのあるような特徴的な配列は存在しなかった。以上より、なんらかの、配列非依存性のDNA障損傷の存在により複製フォークがストールし、その解消のために4回にわたる「backward replication slippage」を繰り返した後、核内で近傍にあった複製途中の別の複製フォークを用いてストールを解消したことが、この染色体欠失の原因であることが想定された（Ohye et al. 2014）。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

複製ストール依存性染色体構造異常に発生メカニズムに関しては、前述のように、１例の詳細な解析から、エビデンスが得られた。複製ストール非依存性染色体構造異常に関しては、マウスを利用した動物モデルを作成したものの、実際に染色体転座の発生が認められず、難航している。精子形成過程の減数分裂終了後の経路が、ヒトとマウスとでは異なるのかもしれない。

Strategy for Future Research Activity

細胞を使ったモデルの改変を計画している。精子形成過程の減数分裂終了後ノヒストン脱落過程を、細胞レベルで人為的にヒストンを脱落させルモデルシステムを作る。細胞に放射線を照射することで、DNA障害部を中心にそこから広範にわたりヒストンが脱落することが知られている。この系を利用して、ランダムに起こるであろうDNA障害とは無関係の、反復性染色体転座の発生を定量解析する。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

モデルマウスを用いた実験が、転座をおこさなかったため、予定していた実験が不能となった。
代替策として、細胞株を利用して、マウスの精子形成の後期、減数分裂後に生じるヒストンの広範な脱落のモデル系として、細胞株に放射線照射を行い、DNA損傷部に生じるヒストンの広範な脱落を利用する実験を新たに研究計画に加えた。

Research Products

• [Journal Article] An immunocompetent child with chromosomally integrated human herpesvirus 6B accidentally identified during the care of Mycoplasma pneumoniae infection (2014)
  • Author(s): Oikawa J, Tanaka J, Yoshikawa T, Morita Y, Hishiki H, Ishiwada N, Ohye T, Kurahashi H, Kohno Y
  • Journal Title: J Infect Chemother Volume: 20 Pages: 65-67
  • DOI: 10.1016/j.jiac.2013.07.004
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Acute eosinophilic pneumonia occurring in a dedicator of cytokinesis 8 (DOCK8) deficient patient. (2014)
  • Author(s): Tsuge I, Ito K, Ohye T, Kando N, Kondo Y, Nakajima Y, Inuo C, Kurahashi H, Urisu A
  • Journal Title: Pediatr Pulmonol Volume: 49 Pages: E52-55
  • DOI: 10.1002/ppul.22814
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pheochromocytoma as the first manifestation of MEN2A with RET mutation S891A: report of a case. (2014)
  • Author(s): Hibi Y, Ohye T, Ogawa K, Shimizu Y, Shibata M, Kagawa C, Mizuno Y, Uchino S, Kosugi S, Kurahashi H, Iwase K.
  • Journal Title: Surg Today Volume: in press Pages: in press
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A MEN2A family with two asymptomatic carriers affected by unilateral renal agenesis. (2014)
  • Author(s): Hibi Y, Ohye T, Ogawa K, Shimizu Y, Shibata M, Kagawa C, Mizuno Y, Kurahashi H, Iwase K.
  • Journal Title: Endocr J Volume: 61 Pages: 19-23
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Signature of backward replication slippage at the copy number variation junction. (2014)
  • Author(s): Ohye T, Inagaki H, Ozaki M, Ikeda T, Kurahashi H
  • Journal Title: J Hum Genet Volume: in press Pages: in press
  • DOI: 10.1038/jhg.2014.20
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dual roles for the telomeric repeats in chromosomally integrated human herpesvirus-6. (2014)
  • Author(s): Ohye T, Inagaki H, Ihira M, Higashimoto Y, Kato K, Oikawa J, Yagasaki H, Niizuma T, Takahashi Y, Kojima S, Yoshikawa T, Kurahashi H
  • Journal Title: Sci Rep Volume: 4 Pages: 4559
  • DOI: 10.1038/srep04559
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Age-related decrease of meiotic cohesins in human oocytes. (2014)
  • Author(s): Tsutsumi M, Fujiwara R, Nishizawa H, Kogo H, Inagaki H, Ohye T, Kato T, Fujii T, Kurahashi H
  • Journal Title: PLoS One Volume: in press Pages: in press
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Two sequential cleavage reactions on cruciform DNA structures cause palindrome-mediated chromosomal translocations (2013)
  • Author(s): Inagaki H, Ohye T, Kogo H, Tsutsumi M, Kato T, Tong M, Emanuel BS, Kurahashi H
  • Journal Title: Nat Commun Volume: 4 Pages: 1592
  • DOI: 10.1038/ncomms2595
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] MTA3 regulates CGB5 and Snail genes in trophoblast. (2013)
  • Author(s): Chen Y, Miyazaki J, Nishizawa H, Kurahashi H, Leach R, Wang K
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun Volume: 433 Pages: 379-384
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2013.02.102
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Decreased expression of apelin in placentas from severe pre-eclampsia patients (2013)
  • Author(s): Inuzuka H, Nishizawa H, Inagaki A, SuzukiM,Ota S,Miyamura H, Miyazaki J, Sekiya T, Kurahashi H, Udagawa Y
  • Journal Title: Hypertens Pregnancy Volume: 32 Pages: 410-421
  • DOI: 10.3109/10641955.2013.813535
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Definition and refinement of the 7q36.3 duplication region associated with schizophrenia (2013)
  • Author(s): Aleksic B, Kushima I, Ohye T, Ikeda M, Kunimoto S, Nakamura Y, Yoshimi A, Koide T, Iritani S, Kurahashi H, Iwata N, Ozaki N
  • Journal Title: Sci Rep Volume: 3 Pages: 2587
  • DOI: 10.1038/srep02587
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Contribution of fetal genotype of promoter polymorphisms in ANXA5gene to the onset of pre-eclampsia (2013)
  • Author(s): Ota S,Miyamura H, Nishizawa H, Inagaki H, Inagaki A,Inuzuka H, SuzukiM, Miyazaki J, Sekiya T, Udagawa Y, Kurahashi H
  • Journal Title: Placenta Volume: 34 Pages: 1202-1210
  • DOI: 10.1016/j.placenta.2013.09.010
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Age-related decrease of meiotic cohesins in human oocytes (2013)
  • Author(s): Tsutsumi M, Fujiwara R, Nishizawa H, Kogo H, Inagaki H, Ohye T, Kato T, Kurahashi H
  • Organizer: ASHG 2013
  • Place of Presentation: Boston, USA
  • Year and Date: 20131022-20131026
• [Presentation] Disease-causing candidate genes in the patients with congenital vertebral anomalies (2013)
  • Author(s): Nakamura Y, Kikugawa S, Seki S, Takahata M, Terai H, Akaoka Y, Matsubara M, Fujioka F, Inagaki H, Kurahashi H, Kobayashi T, Kato H
  • Organizer: ASHG 2013
  • Place of Presentation: Boston, USA
  • Year and Date: 20131022-20131026
• [Presentation] HORMAD2 phosphorylation may be involved in the initiation of meiotic silencing of unsynapsed chromatin (2013)
  • Author(s): Kogo H, Tsutsumi M, Iizuka-Kogo A, Kurahashi H, Matsuzaki T
  • Organizer: EMBO Conference Meiosis
  • Place of Presentation: Dresden, Germany
  • Year and Date: 20130914-20130919
• [Presentation] Towards the identification of novel palindrome-mediated translocations (2013)
  • Author(s): Kurahashi H, Inagaki H, Ohye T, Tsutsumi M, Kato T, Okamoto N
  • Organizer: European Human Genetics Conference 2013
  • Place of Presentation: Paris, France
  • Year and Date: 20130608-20130611
• [Book] Clinical Genomics (2014)
  • Author(s): Michael Murray, Mark Babyatski, Monica Giovanni
  • Total Pages: 498-501
  • Publisher: McGraw Hill
• [Book] Brenner's Encyclopedia of Genetics (2013)
  • Author(s): Stanley Maloy, Kelly Hughes
  • Total Pages: 241-243
  • Publisher: Elsevier
• [Remarks] 藤田保健衛生大学・総合医科学研究所
  • URL: http://www.fujita-hu.ac.jp/ICMS/research_category/res05/index.html
• [Remarks] 藤田保健衛生大学・総合医科学研究所・分子遺伝学研究部門
  • URL: http://www.fujita-hu.ac.jp/~genome/mg/