クロマチン構造上における減数分裂期組換えの分子機構

减数分裂重组对染色质结构的分子机制

• 批准号: 13J03652
• 负责人: 小林 航
• 金额: $ 2.05万
• 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: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J03652/
• 关键词: 減数分裂期組換え; RAD51; DMC1; クロマチン; ヌクレオソーム; 組換えホットスポット; 相同鎖検索; 相同的対合反応

本研究は、相同組換え酵素RAD51およびDMC1の機能差異を明らかにし、減数分裂期組換えの分子機構を明らかにすることを目的とする。本年度はクロマチン構造上におけるRAD51とDMC1の機能差異に着目し、研究を行った。これまでに申請者は、DMC1-単鎖DNA複合体のヌクレオソームに対する結合性は、RAD51と比較して著しく低いことを見出している。本年度では、ヌクレオソームがDMC1-単鎖DNA複合体の結合を阻害する理由を明らかにすることを試みた。そこで、ヌクレオソームを構成するヒストンのN末端(ヒストンテール)に着目し、H2A、H2B、H3、H4のそれぞれのヒストンテールを欠損させたヌクレオソームを試験管内で再構成した。再構成したヌクレオソームを用いて、ヒストンテールがRAD51-単鎖DNA複合体およびDMC1-単鎖DNA複合体のヌクレオソームに対する結合性に与える影響を解析した。その結果、ヒストンテールはDMC1-単鎖DNA複合体のヌクレオソームに対する結合を阻害することを明らかした。本年度は新たな研究展開として、減数分裂期組換えにおけるシナプトネマ複合体の機能に着目し、研究を開始した。シナプトネマ複合体は、減数分裂期特異的な染色体構造であり、減数分裂期組換えの進行に必須である。シナプトネマ複合体構成因子の中でも、lateral elementを構成するSYCP3は減数分裂期組換えにおいて重要な役割を果たすことが、マウスを用いた解析から明らかになっている。そこで、SYCP3をリコンビナントタンパク質として精製し、SYCP3がRAD51とDMC1の相同的対合反応に与える影響を解析した。その結果、SYCP3はRAD51依存的な相同的対合反応を阻害するのに対し、DMC1依存的な相同的対合反応には影響を与えないことがわかった。現在、これらの分子機構の解明に向けた解析を行っている。

本研究的目的是阐明同源重组酶RAD51和DMC1之间的功能差异，阐明减数分裂重组的分子机制。今年，我们的研究重点是RAD51和DMC1在染色质结构上的功能差异。迄今为止，申请人发现DMC1-单链DNA复合物与核小体的结合显着低于RAD51。今年，我们试图阐明核小体抑制 DMC1-单链 DNA 复合物结合的原因。因此，我们着眼于构成核小体的组蛋白的N末端（组蛋白尾），并在体外重建了删除了H2A、H2B、H3和H4的组蛋白尾的核小体。使用重构的核小体，我们分析了组蛋白尾部对 RAD51-单链 DNA 复合物和 DMC1-单链 DNA 复合物与核小体结合的影响。结果表明，组蛋白尾部抑制 DMC1-单链 DNA 复合物与核小体的结合。今年，我们启动了一个新的研究项目，重点关注减数分裂重组过程中联会复合体的功能。联会复合体是减数分裂阶段特异性的染色体结构，对于减数分裂重组的进展至关重要。使用小鼠进行的分析表明，在联会复合体的组成元件中，构成侧向元件的SYCP3在减数分裂重组中发挥着重要作用。因此，我们将SYCP3纯化为重组蛋白，并分析SYCP3对RAD51和DMC1之间同源配对反应的影响。结果表明，SYCP3抑制RAD51依赖性同源配对反应，但对DMC1依赖性同源配对反应没有影响。我们目前正在进行分析以阐明这些分子机制。

项目成果

Nap1 stimulates homologous recombination by RAD51 and RAD54 in higher-ordered chromatin containing histone H1.

• DOI: 10.1038/srep04863
• 发表时间: 2014-05-06
• 期刊: Scientific reports
• 影响因子: 4.6
• 作者: Machida S;Takaku M;Ikura M;Sun J;Suzuki H;Kobayashi W;Kinomura A;Osakabe A;Tachiwana H;Horikoshi Y;Fukuto A;Matsuda R;Ura K;Tashiro S;Ikura T;Kurumizaka H
• 通讯作者: Kurumizaka H

Green fluorescent protein fused to the C terminus of RAD51 specifically interferes with secondary DNA binding by the RAD51-ssDNA complex

• DOI: 10.1266/ggs.89.169
• 发表时间: 2014-08-01
• 期刊: GENES & GENETIC SYSTEMS
• 影响因子: 1.1
• 作者: Kobayashi, Wataru;Sekine, Satoshi;Kurumizaka, Hitoshi
• 通讯作者: Kurumizaka, Hitoshi