放射線誘発DNA二本鎖切断に応答する53BP1の超高解像度３次元動態解析

53BP1 响应辐射诱导 DNA 双链断裂的超高分辨率三维动态分析

• 批准号: 21K17888
• 负责人: 内原 脩貴
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Gunma University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 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-21K17888/
• 关键词: DNA修復; 53BP1; DNA損傷修復; 超高解像度解析; DNA二本鎖切断; クロマチン動態

放射線照射によって生じる生体傷害の中で、DNA二本鎖切断（DSB：DNA double strand break）は細胞運命決定に影響を与えうる重篤な損傷の一つである。申請者の研究グループは超高解像度蛍光顕微鏡3D-SIM（OMX）を有し、これまで多くのDSB修復分子の超高解像イメージング解析を行ってきた。申請者らが超高解像度解析を行う中で、DSB近傍に集積する修復分子である53BP1は、ヌクレオソームが100-200 nmの大きさで凝集するクロマチンドメインに密集していることを発見している（この構造体を53BP1ナノドメインと呼ぶ）。53BP1ナノドメインは単一のDSBに対して複数個存在するが、これらナノドメインがDSB修復に果たす役割は未だ明らかにされていない。そこで本研究では、53BP1ナノドメインを超高解像イメージにより３次元動態的に解析することで、その生理的意義を解明することを目的とする。申請者は前年度に構築した53BP1ナノドメイン間の距離を測定するための実験系を用いて、放射線照射後の時間依存的な53BP1ナノドメインの３次元動態変化を検討した。X線1 Gy照射0.5時間後では53BP1 fociは観察されるが、24時間後ではDSBが修復されるため、ほとんど観察されない。そのため、53BP1ナノドメインが観察可能な10 Gy照射24時間後の条件と1 Gy照射0.5時間後の条件を比較した。1 Gy照射0.5時間後と比較して、10 Gy照射24時間後では53BP1 fociのサイズが大きく、ナノドメインの数は多かった。一方で、両条件で53BP1ナノドメイン間距離の指標であるDPS-midの値に有意な変化は認められなかった。そのため、DSB後の時間に関わらず、53BP1ナノドメイン間の距離は維持されることが示唆された。

在辐射引起的生物损伤中，DNA双链断裂（DSB）是可能影响细胞命运确定的严重损害之一。申请人的研究组具有超高分辨率的荧光显微镜3D-SIM（OMX），并对许多DSB修复分子进行了超高分辨率成像分析。在超高分辨率分析中，申请人发现，在DSB附近积累的修复分子53BP1集中在染色质结构域中，该结构域以100-200 nm的大小汇总（该结构称为53BP1纳米域）。尽管单个DSB有多个53BP1纳米域，但这些纳米域在DSB修复中的作用尚未阐明。因此，本研究旨在通过使用超高分辨率图像通过3D动态分析来阐明53BP1纳米域的生理意义。申请人使用实验系统研究了辐射后53BP1纳米域的时间依赖性三维动态变化，以测量上一年构建的53BP1纳米域之间的距离。在0.5小时的X射线1 Gy照射后观察到53BP1灶，但是24小时后，由于修复了DSB，很少观察到。因此，在1 Gy照射后24小时和1 Gy辐照后0.5小时，比较了10 Gy照射后的10 Gy辐射后的条件。与10 Gy辐照后0.5小时相比，53BP1灶更大，并且在10 Gy辐照后的纳米域数量较大。另一方面，在DPS-MID中未观察到显着变化，DPS-MID是两种条件下53BP1纳米域距离的指标。因此，建议无论DSB之后的时间如何，保持53BP1纳米域之间的距离。

项目成果

DNA損傷シグナルに伴い活性化されるHLAクラスI提示の分子機構

DNA损伤信号激活HLA I类呈递的分子机制

• 发表时间: 2022
• 作者: 内原 脩貴;柴田 淳史
• 通讯作者: 柴田 淳史

DNA損傷シグナルによるHLAクラスIの抗原提示の分子メカニズム

DNA损伤信号呈递HLA I类抗原的分子机制

• 发表时间: 2022
• 作者: 内原 脩貴;Permata Tiara Bunga Mayang;佐藤 浩央;川端 麗香;堅田 明子;Gu Wenchao;Kakoti Sangeeta;山内 基弘;加藤 玲於奈;Gondhowiardjo Soehartati;保仙 直毅;安原 崇哲;柴田 淳史
• 通讯作者: 柴田 淳史

DNA損傷が惹起するATR-AKT-mTORC1-S6Kシグナル伝達経路を介したHLAクラスIの提示

通过 DNA 损伤诱导的 ATR-AKT-mTORC1-S6K 信号通路呈现 HLA I 类

• 发表时间: 2022
• 作者: 内原 脩貴;柴田 淳史
• 通讯作者: 柴田 淳史

DNA損傷が惹起するHLAクラスIの抗原提示の分子機構

DNA损伤诱导HLA I类抗原呈递的分子机制

• 发表时间: 2022
• 作者: 内原 脩貴;Permata Tiara;Bunga Mayang;佐藤 浩央;川端 麗香;堅田 明子;Gu Wenchao;Kakoti Sangeeta;山内 基弘;加藤 玲於奈;Gondhowiardjo Soehartati;保仙 直毅;安原 崇哲;柴田 淳史
• 通讯作者: 柴田 淳史

DNA損傷応答シグナル伝達を介したHLAクラスIの抗原提示

通过 DNA 损伤反应信号传递 HLA I 类抗原

• 发表时间: 2023
• 作者: 内原 脩貴;Permata Tiara Bunga Mayang;佐藤 浩央;川端 麗香;堅田 明子;Gu Wenchao;Kakoti Sangeeta;山内 基弘;加藤 玲於奈;Gondhowiardjo Soehartati;保仙 直毅;安原 崇哲;柴田 淳史
• 通讯作者: 柴田 淳史