配偶核形成に必須の新奇なゲノム切断について，クロマチン再構築を伴う修復機構の研究

涉及配子成核所必需的新型基因组断裂染色质重建的修复机制研究

基本信息

批准号：
21K06009
负责人：
福田康弘
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Tohoku University
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

项目摘要

繊毛虫テトラヒメナの有性生殖では，生殖核から配偶核が分化する過程において，DNA 損傷応答に誘発されたクロマチン再構築が起こる．有性生殖が始まると，まず生殖核は減数分裂を行い 4 つの半数体性の核が生じる．直ちに全ての半数体核ゲノムにおいて DNA 切断が生じ，4 つのうちから選択された 1 つの核だけで DNA 切断は修復される．この DNA 修復を受けた選択核が配偶核へ分化する．これまで進めてきた研究から，選択核では DNA 切断の修復と同時にユークロマチン化の指標が生じること，また減数分裂後の DNA 切断が不全になるとユークロマチン化も起こらず，配偶核の形成が不全になることが明らかになっている．本研究の目的は，選択核が受ける DNA 修復およびゲノムユークロマチン化に携わる分子機構を明らかにすることである．まず本研究では，DNA 修復系にかかわることが知られている遺伝子のホモログをテトラヒメナのゲノム情報から探し出し，それらの網羅的な局在解析を進めた．これから選択核に局在する DNA 修復因子のホモログが複数特定された．続いて，選択核に局在することが分かった様々な DNA 修復因子の候補から，発現量などに基づいて機能的な重要性が予測された因子を選び，それらの KO/KD 解析を行った．その結果，Rad5 ならびに IswiG の 2 つが，選択核ゲノムに生じた DNA 切断の修復と，その DNA 修復に伴うユークロマチン化に携わる重要な分子であることが明らかになった．ここまでの新たな知見は，既に国際誌 Microorganisum（doi.org/10.3390/microorganisms10122426）において発表した．

在纤毛虫四膜虫的有性繁殖过程中，DNA损伤反应诱导的染色质重塑发生在配子核与生殖核的分化过程中。当有性生殖开始时，生殖核首先经历减数分裂，产生四个单倍体核。所有单倍体核基因组中都会立即发生 DNA 断裂，并且仅在四个核中选定的一个核中修复 DNA 断裂。经历这种 DNA 修复的选定细胞核分化成配子核。我们的研究表明，在选择性细胞核中，常染色质化指标在DNA断裂修复的同时出现，当减数分裂后DNA断裂出现缺陷时，常染色质化也不会发生，导致配子核形成失败。很明显，它会的。本研究的目的是阐明选择性细胞核经历的 DNA 修复和基因组常染色质化涉及的分子机制。首先，在本研究中，我们从四膜虫的基因组信息中寻找已知参与DNA修复系统的基因的同源物，并对它们进行全面的定位分析。由此，已鉴定出位于选定细胞核中的多种 DNA 修复因子同源物。接下来，我们从被发现位于所选细胞核中的各种 DNA 修复因子候选物中，选择根据表达水平等预测具有功能重要性的因子，并对它们进行 KO/KD 分析．结果表明，Rad5 和 IswiG 是两个重要分子，参与修复选定核基因组中发生的 DNA 断裂以及与 DNA 修复相关的常染色质化。迄今为止的新发现已发表在国际期刊《Microorganisum》(doi.org/10.3390/microorganisms10122426)上。