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。

DNA双链断裂（DSB）可能是导致染色体结构不稳定的一个因素，而染色体动力学的控制取决于参与DSB修复的同源重组（HR）途径，人们认为它起着至关重要的作用。 SMC（染色体结构维持）家族蛋白参与控制多种染色体功能，例如染色体浓缩和分离以及DNA复制，并且最近有报道在HR途径中发挥重要作用。本研究详细分析了以DNA损伤依赖性方式表达的SMC蛋白RecN在DSB修复中的作用，阐明了DNA链之间的空间控制和促进DSB修复的机制。根据截至去年的研究，我们发现，在因MMC（丝裂霉素C）处理而观察到核仁碎片的recN缺陷细胞中，当使用阿拉伯糖诱导系统表达RecN时，存活率和核仁结构都会降低他发现了恢复到这种水平的现象，并将其命名为 iRFN（诱导重建片段核）。今年，除了迄今为止使用 GFP-RecN 进行的细胞内定位的荧光观察之外，我们还将详细研究与 RecA-mCherry 或 HU-mCherry 共表达下重塑核结构的过程。结果发现，未用DAPI染色的片段化核仁的间隙区域是由于DSB破坏核仁结构域结构而丧失DNA完整性的区域。此外，发现RecA和RecN共定位于该间隙区域，并且RecA引起的HR反应被RecN重新激活，导致类核结构的重塑。