Generation and control of non-B form DNA in the nucleus: a genome-wide approach

细胞核中非 B 型 DNA 的生成和控制：全基因组方法

基本信息

批准号：
21K06012
负责人：
須谷尚史
金额：
$ 2.75万
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 (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K06012/
关键词：
DNA 非B型DNA ゲノムゲノム不安定性 Smc5/6複合体

项目摘要

本研究は、ゲノム上に存在する正常な形状ではないDNAである「非B型DNA」に注目し、その解析を行っている。非B型DNAは、ゲノムの不安定性を引き起こす要因と考えられている。本研究課題では、非B型DNAの種類、存在する場所、生成のメカニズム、細胞がどのようにゲノム不安定性に対応しているかなど、諸点を明らかにすることを目的としている。これまでに、ゲノム維持機構に必須な因子である「Smc5/6複合体」を端緒とし、数理モデルを構築することにより、出芽酵母ゲノムにおいてSmc5/6の結合を誘起する要因を同定した。この要因は、転写に起因するDNAの正の超らせんの蓄積がSmc5/6結合と関係することを示唆していた。今年度は、この推測を実験的に検証した。具体的には、強発現の遺伝子をゲノム上に挿入したり、DNAトポイソメラーゼを不活化する実験によって、転写によって蓄積するDNA超らせんがSmc5/6の結合を誘導することを確かめた（以上、スウェーデン・カロリンスカ研究所のBjorkegren教授らとの共同研究）。正の超らせんによってゲノム不安定性の原因となる何らかの異常なDNA構造が生じ、Smc5/6はこれを認識しているものと考えている。一方で、予備的研究から、Smc5/6結合を誘起する具体的な要件は生物種によって異なる可能性が示唆された。異常なDNAが生成される条件は一つではなく、複数存在しているのかもしれない。今年度は、分裂酵母において高品質なChIP-seq結合プロファイルを取得した。Smc5/6の分裂酵母における結合箇所の密度は出芽酵母におけるそれよりも大きいことが見出された。現在、分裂酵母における結合箇所の規定要因を特定するための情報学的解析を進めている。

这项研究的重点是“非B型DNA”，它是基因组上不存在正常形状的DNA，并分析了它。非B型DNA被认为是导致基因组不稳定性的因素。该研究主题旨在阐明各种观点，例如存在的非B型DNA类型，其产生的机制以及细胞对基因组不稳定性的反应。到目前为止，我们已经确定了通过基于SMC5/6复合物构建数学模型来诱导SMC5/6结合的因素，这是基因组维持机制的重要因素。该因素表明，转录诱导的DNA阳性过度积累与SMC5/6结合有关。今年，我们通过实验测试了这一猜测。具体而言，通过将高度表达的基因插入基因组和失活的DNA拓扑异构酶中，我们证实了通过转录积累的DNA超螺旋诱导SMC5/6结合（与Karolinska Institute的Bjorkegren教授进行了联合研究）。阳性高胆碱会产生一些引起基因组不稳定性的异常DNA结构，而SMC5/6认为他们意识到这一点。另一方面，初步研究表明，诱导SMC5/6结合的特定要求可能会因物种而异。可能没有一种异常DNA的条件，但可能有多种情况。今年，我们在裂变酵母中获得了高质量的CHIP-seq结合曲线。发现SMC5/6的裂变酵母中结合位点的密度大于在萌芽酵母中的密度。当前，正在进行信息分析以确定裂变酵母中结合位点的决定因素。