クロマチンを基質とした真核生物ミスマッチ修復反応の試験管内再構成系の構築

以染色质为底物的真核错配修复反应体外重建系统的构建

基本信息

批准号：
19K23730
负责人：
照井利輝
金额：
$ 1.83万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-08-30 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

ミスマッチ修復（MMR）機構はDNA合成エラーを修復するDNA修復機構であり、突然変異を抑制し、ヒトなどの多細胞生物では発がんの抑制に重要な役割を担っている。MMRの分子機構の理解はがんの予防や治療につながると期待できるが、真核生物MMRの分子機構には、未だに解明されていない大きな謎が残されている。真核生物のDNAは合成されると速やかにヒストンタンパク質に巻き取られ、ヌクレオソームを基本単位とするクロマチン構造を形成する。真核生物MMRはヌクレオソームという障壁に対処しながら修復を行わなければならないが、この機構は未だに解明されていない。本研究計画の研究代表者を含む研究グループはこれまでに、真核生物MMRがクロマチン構造を排除しながら進行することを発見し、この反応を、これまでMMRに関わることが分かっていなかった因子が促進することを報告した。本研究計画において、研究代表者は、この新規因子を含むMMR因子を精製し、ミスマッチ周辺のヌクレオソームリモデリング反応を試験管内再構成することに成功した。これにより、ミスマッチ特異的にヌクレオソームリモデリングを引き起こすのに必要な最小限の因子が明らかになった。この試験管内再構成系を用いることで、ミスマッチセンサータンパク質とヌクレオソームリモデリングを行う酵素タンパク質が直接の相互作用を介してヌクレオソームを部分的に解体すること、さらにヌクレオソームリモデリング反応を促進する因子が加わることで、ヌクレオソーム構造をより不安定化するという段階的なリモデリング反応を行っていることを見出した。これらの反応は、クロマチン上でMMRを行うための重要な初期反応ステップだと考えられる。これらの発見はクロマチン上でMMRが機能する仕組みの全容を理解するための大きなブレイクスルーとなるはずである。

不匹配修复（MMR）机制是一种DNA修复机制，可修复DNA合成误差，抑制突变，并在抑制人类等多细胞生物的癌变中起重要作用。可以预期了解MMR的分子机制会导致预防癌症和治疗，但在尚未阐明真核MMR的分子机制背后仍然存在一个主要的谜。合成后，将真核DNA迅速包裹在组蛋白上，形成基于核小体的染色质结构。真核MMR必须在处理核小体障碍时修复，但尚未阐明这种机制。研究小组，包括该研究项目的主要研究者，以前已经发现真核MMR在消除染色质结构的同时进展，并报告说，这种反应是由以前未知的因素促进了与MMR有关的因素。在该研究项目中，主要研究者成功纯化了包含这种新因子的MMR因子，并重建了核小体重塑反应在体外不匹配周围。这揭示了引起不匹配特异性核小体重塑所需的最小因素。通过使用此体外重建系统，我们发现进行核小体重塑的不匹配传感器蛋白和酶蛋白通过直接相互作用部分拆除了核小体，并且添加促进核小体重塑反应的因子进一步破坏了核小体结构。这些反应被认为是在染色质上执行MMR的重要初始反应步骤。这些发现应提供一个重大突破，以了解MMR在染色质上的功能的全部程度。