Spatial regulation of chromosome organization in DNA double-strand break repair

DNA双链断裂修复中染色体组织的空间调控

基本信息

批准号：
21K06280
负责人：
菱田卓
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Gakushuin 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

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K06280/
关键词：
DNA相同組換え DNA二本鎖切断大腸菌 SMCファミリー

项目摘要

DNA二本鎖切断 (double-strand breaks: DSB) は、染色体構造の不安定化を引き起こす要因となりうるため、染色体の動態制御はDSB修復に関与する相同組換え(homologous recombination: HR)経路のはたらきに必須の役割を果たしていると考えられる。SMC（structural maintenance of chromosomes）ファミリータンパク質は、染色体の凝縮・分配やDNA複製など、広範な染色体機能の制御に関与しており、近年、HR経路においても重要な役割を果たしていることが報告されている。本研究は、DNA損傷依存的に発現するSMCタンパク質であるRecNのDSB修復における役割を詳細に解析し、DNA鎖間の空間的制御とDSB修復促進のメカニズムを明らかにする。昨年までの研究から、MMC（マイトマイシンC）処理により核様体の断片化が観察されたrecN欠損細胞において、アラビノース誘導系を使ってRecNを発現させると、生存率および核様体構造が野生型レベルまで回復する現象を発見し、iRFN (induced reconstruction of fragmented nucleoids)と命名した。今年度は、これまでに実施したGFP-RecNを用いた細胞内局在の蛍光観察に加えて、RecA-mCherryまたはHU-mCherryとの共発現下における核様体構造の再構築過程を詳細に解析した。その結果、DAPIで染色されない断片化核様体のギャップ領域はDSBによって核様体ドメイン構造が壊れたことでDNAの統合性が失われた領域であることがわかった。さらに、RecA及びRecNはこのギャップ領域で共局在しており、RecAによるHR反応がRecNにより再活性化されることで核様体構造の再構築が起こることがわかった。

由于双链断裂（DSB）会导致染色体结构的不稳定，因此染色体动力学控制被认为在涉及DSB修复的同源重组（HR）途径的功能中起着至关重要的作用。 SMC（染色体的结构维持）家族蛋白参与调节广泛的染色体功能，包括染色体凝结，分布和DNA复制，最近据报道在HR途径中起着重要作用。这项研究详细分析了DSB修复中DNA损伤依赖性SMC蛋白RECN的作用，并发现了DNA链之间的空间调节机制和促进DSB修复。从一项研究到去年，我们发现，当RECN缺乏细胞中使用阿拉伯糖诱导系统表达RECN时，已经观察到通过MMC（Mitomycin c）处理将核苷碎裂，生存和核苷结构被恢复为野生型水平，并命名为IT IT IT IT IT IT iT IT iT IT iT iT iT iT iT-RECONSSTUCTITIRITIES niqeDICIDIDIDICIDIDIDIDIDIODIODIODIODIOD。除了使用GFP-RECN对亚细胞定位的荧光观察外，该财政年度还进行了详细进行，以及在与Reca-Mcherry或Hu-Mcherry共表达下重建核苷结构的过程。结果表明，未用DAPI染色的碎片核苷的间隙区域是一个区域，其中DNA完整性由于DSB破坏的nenoid结构域而丢失。此外，RECA和RECN在该间隙区域进行了共定位，发现当RECN重新激活RECA的HR反应时，会重建核苷结构。