DNA複製時におけるゲノム安定化維持機構の解析

DNA复制过程中基因组稳定维持机制分析

基本信息

批准号：
14026027
负责人：
菱田卓
金额：
$ 2.5万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14026027/
关键词：
DNA相同組換え DNA複製ゲノム安定化 MGS1 DNA修復

项目摘要

DNA複製の阻害は、細胞にとって致死となるため、障害を取り除いて複製を再開するメカニズムは、すべての生物にとって普遍的な問題であるだけでなく、ヒトにおいて、これらのシステムに異常が生じた場合、突然変異頻度の上昇、重複、転座等のゲノム不安定化が引き起こされ発がんの原因になることがわかっている。我々は、大腸菌からヒトまで高度に保存されたMgs1蛋白質の機能解析を通じてDNA複製時のゲノム安定化維持における、DNA複製、修復、組換え機構の全体的な理解を深めたいと考えて研究を行っている。今回、Two-Hybrid法による出芽酵母Mgs1蛋白質と相互作用する因子の同定を試みた結果、ヒトのユビキチン様蛋白質SUMO-1のホモログであるSmt3を同定した。また、細胞粗抽出液中にも、Smt3により修飾を受けた複合体が存在し、Mgs1蛋白質の機能に影響を与えていることが考えられた。次に、mgs1変異株を用いた結果から、Mgs1は、DNA複製フォーク進行阻害に応答して働く複製後修復や相同組換え機構とは別の経路で、フォーク進行阻害の回避に関与していることが示唆された。さらに、mgs1変異はDNAポリメラーゼδ(Polδ)をコードするPOL3遺伝子の温度感受性変異株の高温感受性を抑制する一方で、ゲノム不安定化を伴っていることを明かにした。また、このような関係は、酵母だけでなく、原核生物の大腸菌においても観察された。このことから、Mgs1蛋白質の機能は、原核生物から真核生物まで保存されており、複製フォークが損傷や障害等によって阻害された場合、Polδを含む複製装置と相互作用することで複製フォークの進行を制御し、ゲノム安定性維持に働いていると考えられる。

DNA复制的抑制对细胞是致命的，因此消除损伤和恢复复制的机制不仅是所有生物的普遍问题，而且已经发现，当人类中，当这些系统中发生异常时，基因组破坏了，例如突变频率，重复和重复和易位，导致癌变。我们正在进行研究，以期通过对高度保守的MGS1蛋白从大肠杆菌到人类的高度保守的MGS1蛋白进行功能分析来加深对DNA复制，修复和重组机制的总体理解。在这项研究中，我们尝试使用两种杂交方法来鉴定与萌芽酵母MGS1蛋白相互作用的因素，并确定了SMT3，这是人类泛素类蛋白SUMO-1的同源物。人们还认为，在粗细细胞提取物中存在SMT3修饰的复合物，这影响了MGS1蛋白的功能。接下来，使用MGS1突变菌株的结果表明，MGS1参与了避免通过复制后修复和同源重组机制的不同途径来避免叉进展的抑制，这些机制响应抑制DNA复制叉进展。此外，揭示了MGS1突变抑制了编码DNA聚合酶δ（POLδ）的POL3基因温度敏感突变体的高温敏感性，而同时也涉及基因组不稳定。此外，这种关系不仅在酵母中，而且在原核生物大肠杆菌中观察到。由此，可以认为MGS1蛋白的功能是从原核生物到真核生物的保守的，当复制叉被损害或损害抑制时，它与包含POLδ的复制装置相互作用，以调节复制叉的进展，并维持基因组稳定性。