ゲノム損傷後に見られる損傷記憶と遅発性突然変異の分子機構の解析

基因组损伤后观察到的记忆受损和晚发突变的分子机制分析

• 批准号: 05J02357
• 负责人: 竹田 純
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05J02357/
• 关键词: 遅発性突然変異; 非標的突然変異; 損傷記憶; エピジェネティクス; 相同組換え; Rad22; Rad52; 分裂酵母; 損傷応答; 電離放射線; 遺伝子発現プロファイル; 非標的変異; 遺伝的不安定性; 損傷; 組み換え; 修復; DNA2本鎖切断; Rad51

電離放射線等によるゲノム損傷は、それが修復されたのちにおいても突然変異頻度を上昇させる。そのためには細胞が「損傷を受けたこと」を記憶しておく系が必要である。我々は、損傷修復から約10世代にわたって組換え頻度を高く保つ分裂酵母をモデル生物とし、組換え変異に注目して遅発性突然変異と損傷記憶の分子機構の解明を目標に研究を行ってきた。平成19年度の研究成果は、次の4点である。1.パルスフィールド電気泳動法と細胞周期解析を利用して、遅発性組換え変異が修復されずに残っている損傷によるものではないことを明らかにした。2.損傷修復後も比較的長期にわたってリン酸化が起こり続けるRad26(ATRIPホモログ)は、分子機構の一端を担っていると推定されていた。そこでリン酸化サイトに変異を持たせリン酸化を起こらなくしたが、遅発性組換えは影響を受けなかった。このことは、少なくとも分裂酵母においてはRad26の遅延的なリン酸化は遅発性組換えの発生や損傷記憶の維持には関与していないことを示している。3.損傷から回復した細胞内で遅発性に見られるRad22(RAD52ホモログ:相同組換えの最上流分子)のフォーカス形成が遅発性に見られる組換え頻度の変化とよく対応していることを発見した。これは、遅発性組換えの上流にRad22が存在し、損傷記憶の下流で活性化を受けていることを示唆する結果である。4.前年度に高カバー率遺伝子発現プロファイリング(HiCEP)法を用いてスクリーニングされた、損傷後に分裂を再開した細胞内で転写量が変化し続けている転写産物をクローニングした。クローニング後の機能分類から、ゲノム損傷からの回復後も転写量が変化を続ける転写産物の大部分は代謝経路の遺伝子に由来していることが明らかになった。この結果は転写制御のバランスが損傷記憶と密に関連している可能性を示唆している。これらの結果は、分裂酵母における損傷記憶がエピジェネティックに起こっている可能性と、はじめの損傷の位置と関係なく組換えが起きている可能性を示している。Rad22を損傷記憶の分子マーカーとして用いたことと、損傷修復後長期にわたって転写量が変化する遺伝子の同定は他に例を見ない成果である。

电离辐射等造成的基因组损伤即使在损伤修复后也会增加突变频率。为此，细胞需要一个能够记住它们已受损的系统。我们以裂殖酵母为模型生物，在损伤修复后约10代内保持高重组频率，我们一直在进行研究，目的是阐明晚期突变和损伤记忆的分子机制，重点关注重组突变。 2007年度的研究成果有以下四点。 1.利用脉冲场电泳和细胞周期分析，我们证明晚期重组突变并不是由未修复的损伤引起的。 2. Rad26（ATRIP同源物）即使在损伤修复后仍会在相对较长的时间内继续磷酸化，被认为在分子机制中发挥了作用。因此，我们对磷酸化位点进行突变以防止磷酸化，但后期重组不受影响。这表明，至少在裂殖酵母中，Rad26的延迟磷酸化并不参与延迟重组的发生或损伤记忆的维持。 3. 在从损伤中恢复的细胞中观察到的 Rad22（RAD52 同源物：同源重组的最上游分子）的晚发焦点形成与发现的重组频率的晚发变化很好地对应。这一结果表明 Rad22 存在于晚期重组的上游，并在损伤记忆的下游被激活。 4. 我们克隆了前一年使用高覆盖率基因表达谱（HiCEP）方法筛选的转录本，其转录本水平在损伤后恢复分裂的细胞中持续变化。克隆后的功能分类表明，即使在基因组损伤恢复后，转录水平仍继续变化的大多数转录本都源自代谢途径中的基因。这一结果表明转录调控的平衡可能与记忆受损密切相关。这些结果表明裂殖酵母中的损伤记忆可能发生在表观遗传上，并且无论初始损伤的位置如何，重组都可能发生。使用Rad22作为损伤记忆的分子标记以及鉴定损伤修复后转录水平在很长一段时间内发生变化的基因是独特的结果。

项目成果

分裂酵母における電離放射線により誘発される遅発性組み換え

裂殖酵母中电离辐射诱导的晚期重组

• 发表时间: 2007
• 作者: Igarashi Daisuke;五十嵐大介;五十嵐大介;五十嵐大介;五十嵐大介;五十嵐 大介;五十嵐 大介;Igarashi Daisuke;五十嵐大介;Igarashi Daisuke;竹田 純
• 通讯作者: 竹田 純

Delayed recombination and persistent upregulation of a set of genes

一组基因的延迟重组和持续上调

• 发表时间: 2007
• 作者: Igarashi Daisuke;五十嵐大介;五十嵐大介;五十嵐大介;五十嵐大介;五十嵐 大介;五十嵐 大介;Igarashi Daisuke;五十嵐大介;Igarashi Daisuke;竹田 純;竹田 純;竹田 純
• 通讯作者: 竹田 純