Analysis of genomic instability caused by environmental stress

环境胁迫引起的基因组不稳定性分析

• 批准号: 21H04761
• 负责人: 小林 武彦
• 金额: $ 26.37万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-05 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04761/
• 关键词: 環境ストレス; ゲノムの不安定性; 出芽酵母; リボソームRNA遺伝子; ヒストンの脱アセチル化酵素; ゲノム安定性; クロマチン免疫沈降法; ヒストン脱アセチル化酵素; 非コードプロモーター; 酸性培地; ゲノムの安定性; 酸性度; 寿命; 環境適応

これまでの研究で、酸性培地で酵母を培養するとゲノムの不安定領域であるリボソームRNA遺伝子（rDNA）が、安定化することを見出している。rDNAの不安定性に影響を与える要因として、１）DNA複製阻害配列での複製の停止、およびその結果生じるDNAの切断、２）非コードプロモーター（E-pro）の転写による姉妹染色分体の乖離、の２つがあげられる。これまでに、予備的ではあるが、酸性条件下ではDNA複製阻害配列での停止頻度に変化はないこと、非コードプロモーター（E-pro）の転写産物量が低下していることを見出していた。そこでデータベースから検出した転写活性に関わるヒストン修飾関連の遺伝子（59個）を選び出し、それらをノックアウトして、酸性条件下でのrDNAの安定性に与える影響を調べた。その結果、いくつかの候補遺伝子を得ることに成功し、中でも１番顕著な、つまり酸性条件下でもrDNAの安定化がみられなくなったrpd3欠損株の解析を中心に行なっている。Rpd3はヒストンの脱アセチル化酵素（HDAC）で、転写の抑制作用をもつことが知られている。作業仮説としてはRpd3が酸性条件下で、E-proの転写を抑制し、rDNAを安定化していると考えられる。当該年度はまず、酸性条件下ではDNA複製阻害配列での停止頻度に変化がないこと、非コードプロモーター（E-pro）の転写産物量が低下していることを、それぞれ二次元アガロース電気泳動法およびノーザン解析で確認した。また、酸性度に依存したRpd3のrDNAへの結合および局在の変化を、クロマチン免疫沈降法を用いて調べた。コロナ禍で研究に用いる資材、特にPCR関連の試薬の入手が困難となるなど、想定外のトラブルが生じ、繰越の上、ようやくクロマチン免疫沈降法を実施することができた。今のところはまだデータが安定しておらず、条件検討を行いながら引き続き解析を継続している。

先前的研究发现，在酸性培养基中培养酵母菌稳定核糖体RNA基因（rDNA），这是该基因组不稳定区域。影响rDNA不稳定性的两个因素包括：1）在DNA复制抑制序列和由DNA的裂解下复制的终止，以及2）由于非编码启动子的转录（E-PRO）引起的姐妹染色单体的差异。到目前为止，尽管初步，但已经发现，在酸性条件下，在DNA复制抑制序列下停滞频率没有变化，并且非编码启动子（E-Pro）的转录本量减少。因此，我们选择了与从数据库中检测到的转录活性相关的组蛋白修饰相关基因（59），将它们击倒，并研究了对酸性条件下rDNA稳定性的影响。结果，我们已经成功获得了几个候选基因，并专注于分析最著名的rDNA缺陷菌株，即使在酸性条件下，该菌株也不再稳定RDNA。 RPD3是一种组蛋白脱乙酰基酶（HDAC），已知具有转录抑制作用。工作假设是RPD3在酸性条件下抑制E-Pro转录并稳定RDNA。在今年，我们首先证实，在酸性条件下抑制序列的DNA复制频率没有变化，并且分别通过二维琼脂糖电泳和北方分析降低了非编码启动子（E-Pro）的转录量。此外，使用染色质免疫沉淀研究了RPD3与rDNA的结合和定位的酸度依赖性变化。由于199大流行，出现了意外的问题，例如获得研究中使用的材料的困难，尤其是与PCR相关的试剂，并且在携带后，染色质免疫沉淀最终能够实施染色质免疫药物。目前，数据尚不稳定，在检查条件时分析正在继续。

项目成果

DNA複製阻害時のDNA二本鎖切断修復によるrDNAコピー数制御機構の解明

DNA复制受到抑制时通过DNA双链断裂修复阐明rDNA拷贝数控制机制

• 发表时间: 2021
• 作者: Watanabe Kengo;Morishita Kazuhiro;Zhou Xiangyu;Shiizaki Shigeru;Uchiyama Yasuo;Koike Masato;Naguro Isao;Ichijo Hidenori;Yoshiyuki Fukuda;佐々木真理子
• 通讯作者: 佐々木真理子

寿命延長～老化・長寿命の基盤研究最前線～,

寿命延长：衰老与长寿基础研究前沿，

• 发表时间: 2022
• 作者: 堀 優太郎;小林 武彦
• 通讯作者: 小林 武彦

小林武彦研究室

小林武彦实验室

遺伝学の百科事典ー継承と多様性の源、日本遺伝学会編

遗传学百科全书：遗传和多样性的来源，日本遗传学会编辑

• 发表时间: 2022
• 作者: Inaba;K.;久野秀二;吉川雅英;日本遺伝学会
• 通讯作者: 日本遺伝学会

ゲノム修復から見るゲノム安定性のプロファイル

从基因组修复中看到的基因组稳定性概况

• 发表时间: 2021
• 作者: Takayanagi Saki;Watanabe Kengo;Maruyama Takeshi;Ogawa Motoyuki;Morishita Kazuhiro;Soga Mayumi;Hatta Tomohisa;Natsume Tohru;Hirano Tomoya;Kagechika Hiroyuki;Hattori Kazuki;Naguro Isao;Ichijo Hidenori;黒田 真也;飯田哲史
• 通讯作者: 飯田哲史