高頻度組換え部位形成の情報基盤：ＤＮＡ物性から謎を解く

高频重组位点形成信息库：从DNA物理性质解开谜团

基本信息

批准号：
12J11069
负责人：
三浦理
金额：
$ 1.73万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012-04-01 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

減数分裂期における組換えのホットスポットは、ゲノム上の特定の領域に形成される。しかし、その分子的背景はまだ十分に理解されていない。一方において、DNAの高次構造や物理的特性には様々な遺伝情報が“印”されていると考えられる。本研究では、このような高次の遺伝情報を解読する研究の一環として、減数分裂期における組換えのホットスポットに注目した。減数分裂期における組換え反応は、DNAの二本鎖切断（DSB）が起こることから始まる。昨年度までに、出芽酵母で明らかにされた3,600箇所のDSBのホットスポット（Pan et al., 2011）、分裂酵母で明らかにされた236箇所のDSBのホットスポット（Hyppa et al., 2008）、およびマウスで明らかにされた約10,000箇所のDSBのホットスポット（Smagulova et al., 2011）の物理的特性について解析した。その結果、平均像としては、DSBのホットスポットにおけるDNAの柔軟性等の物性が、周辺領域のそれらに比べて極めて特徴的であることを明らかにした。本年度は、DNA物性を評価してDSB部位か非切断部位かを個別的に判別できるプログラムの作成を進めた。そして、DNAの物性だけで個々のDSB部位の判別を高精度にできるプログラム（MIUdsb.ver14）を開発した。MIUdsb.ver14は、Panらの報告（Pan et al., 2011）をもとに抽出した出芽酵母ゲノム上の61,118箇所のDSB部位およびそれと同数の非切断部位を、75％以上の正確度で判別できる。同様にSmagulovaらが報告したマウスにおけるデータ（Smagulova et al., 2011）を用いても、70％以上の正確度を示す。この結果は、DSB部位形成にDNA物性が極めて重要な役割を果たしていることを再認識させるものである。

减数分裂期的重组热点在基因组的特定区域形成。但是，分子背景尚未完全理解。另一方面，人们认为各种遗传信息在DNA的高阶结构和物理特性中被“标记”。这项研究的重点是减数分裂过程中的重组热点，这是破译如此高遗传信息的研究的一部分。减数分裂过程中的重组反应始于发生DNA的双链断裂（DSB）。到去年，我们分析了在萌芽的酵母中揭示的3,600个DSB热点的物理特性（Pan等，2011），236个DSB热点，在裂变酵母中揭示了（Hyppa等，2008），在小鼠中揭示了大约10,000个DSB热点（Smagulova等人（Smagulova等）。结果，据揭示了与周围区域的物理特性，例如DSB热点中DNA的柔韧性非常独特。今年，我们开始创建一个可以通过评估其物理特性来单独确定DNA是物理上DSB还是非切断位点的程序。我们还开发了一个程序（MIUDSB.VER14），该程序允许根据DNA的物理特性区分单个DSB位点。 MIUDSB.VER14可以根据Pan等人的报告确定61,118个DSB位点和相同数量的非裂解位点。（Pan等，2011）精度为75％或以上。同样，使用Smagulova等人报道的小鼠的数据。（Smagulova等，2011），它的准确性为70％或更高。该结果提醒我们，DNA特性在DSB站点形成中起着极为重要的作用。