DNA単鎖切断や二重鎖切断のヒト細胞内での修復機構の研究:どのように修復され,その

191

192  加齢ゲノム制御プロテオーム寄附研究部門

機構に関わる蛋白質の欠損は発癌や細胞老化にどのような影響を与えるか.単鎖切断は最も発生頻

度の高いDNA損傷でPARPlが見つけてPARPlが活性化され,周辺タンパク質をポリADPリボシ ル化し,そこにXRCClが集まり,修復酵素であるポリメラーゼやリガーゼ等を呼び寄せる.この

機構は我々がIT視化解析で明らかにして来た.最近,我々はpARPlの活性化に必要なDNAを切 る活性のある新規の酵素を2種類発見した.これらのタンパク質の機能と欠損が細胞死や発癌に与 える影響を調べている.

2)クロマチンリモデリングの細胞内DNA二重鎖切断の修復での機能の研究:細胞内のDNA はクロマチンと呼ばれるタンパク質との複合体であるが 転写の際にクロマチンを動かすクロマチ ンリモデ)ングが どのように修復の前後に働いているかを局所的な損傷応答のリアルタイム可視 化解析技術を用いて解析している.損傷の作り方には,微弱な長波長紫外線レーザー光を顕微鏡レ

ンズに適して細胞核に線状に照射し,生じた二重鎖切断‑のタンパク質の集積を調べる方法に加え }て,集積したタンパク質に融合した蛍光タンパク質が顕微鏡下で確認出来る二重鎖切断のアレイを

)

持った細胞株を樹立した.これらの投稿とプロテオミクスの手法を用いて発癌や老化の制御機構の

解明を目指している.

2.研究報告

1)著書

1.第3版｢分子生物学｣ (共著)丸善出版

2)英文論文

I. Horibata K, Saijo M, Bay MN, Lan L, Kuraoka 1, Brook PJ, Honma M, Nohmi T, Yasui A, and Tanaka K･ Mutant Cockayne syndrome group B protein inhibits repalr Of DNA topoISOmeraSe I‑DNAcovalentcomplex･ Genes Celh 16, 101‑114, 2011･

2. Itoh G, Kanno SI, Uchida KS, Chiba S, Sugino S, Watanabe K, Mizuno K, Yasui A, Hirota T, and

嶋naka K. CAMP (C13orf8, ZNF828) is a novel regulator ofkinetochore一microtubule attachment･

EMBOJ 30, 130‑144,2011･

3. Lan I, Ui A, Nakajima S, Hatakeyama K, Hoshi M, Watanabe R. Janicki SM, Ogiwara H, KohnoT, Kanno SI, and Yasui A. The ACFI complex is required for DNA double‑strand break repalr in human cells. MoI Cell40, 976‑987. 2010.

4. Isogai S, Kanno SI, Ariyoshi M, Tochio H, ItoY YasuiA, and Shirakawa M･ Solution s什ucture ofa

zinc一角nger domain that binds to poly‑ADP‑ribose･ Genes Cells 15, lot‑1 10･ 2010･

5･ Asagoshi K, Liu Y, MasaokaA, Lan L, Prasad R, Horton JK, BrownAR, Wang XH･ Bdour HM,

SoboI RW. Taylor JS, Yasui A, and Wilson SH. DNA polymerase beta‑dependent long patch base excision repalr in livlng Cells. DNA Repair9. 109‑119, 2010.

6･ YasuiA, Lan L, Nakajima S, Hatakeyama K, Zehui H. and Kanno SI. Repair ofDNA strand breaks

in living human cells and implications for cancer therapy･ In負Extended Abstracts for the 40th Tnfer‑

national Symposium of the Princess Takamatsu Cancer Research Fund'', 68‑73, 201 0.

3.国際学会･海外での講演及びセミナー等

l･ Yasui A･ Roles ofchromatin remodeling factors in DNA double‑strand break repalr in human cell.

The 7th 3R Symposium, October 26‑30, 2010, Toyama Conference Center, Toyama, Japan･

2･ Yasui A. Live Cell Analysis Of DNA Double‑strand Break Repalr and The Roles ofChromatin Remodeling Factors･ PhysicochemicaI Field I:or Genetic Activities. January 24‑26, 201 1, Awaji Yumebutai lntemational Conference Center Awaji, Japan.

)

4.国内学会での発表

1)特別講演,シンポジウム,ワークショップ等

1.安井 明,字井彩子,菅野新一郎:ヒト細胞内でのDNA二重鎖切断の修復.ゲノム複製･

修復･転写のカップリングと普遍的なクロマチン構造変換機構.第33回日本分子生物学会･

第83回日本生化学会合同大会ワークショップ2010年12月7日〜10日 神戸

2.河野隆志,荻原秀明,字井彩子,安井 明,横田 淳:発がんとがん治療に影響を与える クロマチンリモデリングの制御機構.第33回日本分子生物学会･第83回日本生化学会合

同大会ワークショップ2010年12月7日〜10日 神戸

2)一般演題,ポスター等

1.菅野新一郎,渡遽怜子,安井 明: DUF2228family‑ヒトを含む真核生物の新規AP‑endo/

exonuclease‑の解析.第33回日本分子生物学会･第83回日本生化学会合同大会一般口頭 発表, 2010年12月7日〜10日 神戸

2.宇井彩子,菅野新一郎,荻原秀明,河野隆志,安井 明: DNA二重鎖切断修復におけるク ロマチンリモデリング因子cHRACの機能.第33回日本分子生物学会･第83回日本生化 学会合同大会一般ポスター発表, 2010年12月7日〜10日 神戸

附属研究施設

附属医用細胞資源センター

担当教授 松 居 靖 久

1.研究分野紹介

センター長:佐藤 靖史(莱) 教   授:松居 靖久

助   教:岡村 大治,前田 郁麻

技術職員:藤村 純子,合原 生恵,菅原 康博

I

当センターでは,腹水癌細胞株および,ヒト癌細胞,白血病細胞をふくむ培養緬包株,薬剤耐性 細胞株,ハイブリドーマなどを対象とした細胞バンク事業を行っており,本施設が保存する細胞株 のカタログをホームページ上に公開し,希望者‑供給を行っている.当センターが保有する細胞株

のほとんどは,ナショナルバイオリソースプロジェクトの一環として,理化学研究所バイオリソー

スセンターと共有化され,それら細胞の供給は理化学研究所が行っている.また現在,新たな細胞 株の収集および分譲の準備を推進している.さらに,保有する細胞株の品質管理としてマイコプラ

ズマ検杏と除去, DNAフィンガープリンティング,およびアイソザイム検査を行っている.

また当センターでは,生き物のからだを作っている全ての種類の細胞と,複雑な形憩形成の元と なる生殖細胞の能力が どのようなメカニズムによって獲得されるのかを解明する研究を進めてい

る.そしてそういった研究によって,私たちのからだの成り立ちを最初にコントロールしている根

本原理を解明し,またそれによって不妊や先天性異常の原因解明や治療法につなげたいと考えてい

る.

現在の主な研究

1)マウス始原生殖細胞の分化運命の決定と,その後の運命制御のメカニズム

胚には未分化な生殖細胞として始原生殖細胞が存在している.この始原生殖細胞は胚が子宮に着 床してまもない時期に,多能性幹細胞集団の一部から分化運命決定を受け現れるが この過程は ES細胞を培養した場合にも再現することができる.その後,始原生殖細胞は一部が細胞死を起こ しながら活発に増殖し,やがて減数分裂を経て精子または卵子‑と成熟する.私たちはこれまでに, 胚から取ってきた始原生殖細胞を材料として遺伝子クローニングを行い,始原生殖細胞の増殖や生

195

布の鍵となる遺伝子の単雛に成功し,その作用機構を調べている.またES細胞を使って始原生殖 細胞‑の運命決定の鍵となる遺伝子経路の同定に成功し,その機能の詳細を解析している.

2)マウス始原生殖細胞形成のエビジェネティツク制御

遺伝子の働きはDNAや,それと結合しているピストンタンパク質のメチル化などの化学修飾に よって制御されていて,それをエビジェネティツクな制御とよんでいる.始原生殖細胞では核の中 のDNAが全体的に低メチル化状憩にな8,などの,他の種類の細胞ではみられないエビジェネティツ クな状態をとっていて,それが生殖細胞の分化や個体発生全能性の獲得に必要であると考えられる.

そして私たちは始原生殖細胞の形成には 特異的な遺伝子発現誘導を引き起こすようなエビジェネ ティツクな制御が働いていると考えて研究を進めている.

3)始原生殖細胞の多能性幹細胞への再プログラム化の制御機構

始原生殖細胞は最初,多能性幹細胞から分化するが 通常,その分化は精子または卵子に向かっ て一方向に進み,他の種類の細胞‑の分化や･分化を後戻りすることはない･しかし･私たちのこ) れまでの研究から,いくつかの増殖因子とともに培養したり,特定の遺伝子が変異したマウス胚の なかでは,一部の始原生殖細胞が1週間ほどの時間で 多能性幹細胞‑再プログラム化されること が明らかになっている.さらに始原生殖細胞集団に含まれるより未分化な細胞が この再プログラ ム化を受けやすいことを見いたしており,そういった再プログラム化傾向を持つ細胞を同定するこ とにより,再プログラム化の分子機構の解明を試みている.

2.研究報告

1)英文論文

1. Irie, S., Ts可imura, A., Miyagawa, Y., Ueda, T., Matsuoka, Y., Matsui, Y, Okuyama, A., Nishimune,

Y, and Tanaka, H. Single Nucleotide Polymorphisms in PRDM9 (MEISETZ) in Patients with Nonobstructive Azoospemia. Joumal ofAndorology 30, 426‑43 1 (2009).

2. Morita‑F巾imura, Y., Tokitake, Y, and Matsui, Y Heterogeneity Of mouse primordial germ cells

reHectlng the distinct status of their differentiation, proliferation and apoptosis can be classihed by the expression ofcell surface proteins integrm a6 and c‑Kit. Development Growth and Difrerentia‑

tion 51, 567‑584 (2009).

3. Matsui, Y and Tokitake, 辛 Primordial gem cells contain subpopulations that have greater ability to

develop lntO PlurlPOtential stem cells. Development Growth and Differentiation 51, 657‑667 (2009).

4. Maeda, I. and Matsui, Y In vitro assay system fbrprlmOrdial germ cell development. Cell Research 19, 1125‑1126 (2009).

附属医用細胞資源センター 197 5･ Matsui, Y･ The molecular mechanisms regulating germ cell development and potential･ Joumal of

Andrology31, 61‑65 (2010).

6･ Mochizuki, K･ and Matsui, Y Epigenetic pro創es in prlmOrdial germ cells : global and nne tunlng of the eplgenOme for acqulSltlOn Of totlpOtenCy. Development Growth and Di鴨rentiation 52, 5 1 7‑

525(2010).

2)和文論文

1.松居靖久.生殖細胞サイクルの謎と希望.実験医学27,356‑361 (2009).

2.松居靖久.始原生殖細胞.最新匪学64,135日361 (2009).

3.松居靖久.エビゲノムの高感度解析の最近の発展.ぶんせき2010,1,23‑28 (2010).

3.国際学会,海外での講演およびセミナー

)

1)特別講演,シンポジウム,ワークショップ等

1･ Y Matsui･ Epigenetic control of primordial gem cell‑specinc gene expression･ XX Nonh Ameri‑

can testis Workshop ̀Testicular請nction : Levels of Regulation'･ Philadelphia, USA, April 1‑4,

2009.

2･ Y･ Matsui and K･ Mochizuki･ Epigenetic regulation ofprlmOrdial germ ce一l‑specific gene

expression. The 24th NAITO CONFERENCE ON Nuclear Dynamics and RNA[TI]. sapporo, Japan, June 23‑26, 2009.

3･ Y･ Matsui and Y･ Tokitake･ Primordial ge‑ cells contain subpopulations that have greater ability to develop Into plurlpOtential stem cells･ XXXVI Intemational Congress of PhysiologlCal Sciences･

Kyoto, Japan, July 27‑August 1, 2009.

4･ Y Matsui, K･ Mochizuki and D･ Okamura･ Epigenetic mechanisms underlying germ cell formation and their survival･ lntemational Symposium on ̀Epigenome Network, Development and Repr0‑

grammlng OfGe‑ Cells'･ Fukuoka, Japan, November 22‑24, 2010･

2)一般演題

1･ K･ Mochizuki and Y Matsui･ DNA demethylation regulates prlmOrdial germ celLspecmc expres‑

sion ofmi1‑1 gene in mouse･ The 241h NAITO CONFERENCE ON Nuc一ear Dynamics and RNA

[II]. sapporo, Japan, June 23‑26, 2009.

2･ Y Matsui and Y Tbkitake･ A pan ofundi鴨rentiated primordial ge‑ cells have greater ability to

develop Into plurlpOtential stem cells･ Cold Spring Harbor Meetlng∴Stem Cell Biology'. cold

Spring Harbor, USA, September 22‑26, 2009.

3. K. Mochizuki and 辛 Matsui. DNA demethylation regulates primordial germ cell‑speciHc gene

expression in mouse･ 2010 Cold Spring Harbor Asia Conference 'Epigenetics, Chromatin &

TranscrlptlOn'. Dushu Lake, China, May 17‑21, 2010･

4. K. Mochizuki and Y･ Matsui･ DNA demethylation regulates prlmOrdial germ cell‑speciHc gene expression in mouse･ Intemational Symposium on ̀Epigenome Network, Development and Repro‑

grammlng OfGerm Cells'･ Fukuoka, Japan, November 22‑24, 2010･

5. D. Okamura and Y Matsui･ Functions of an eplgenetic regulator, REST for survival ofprimordial germ cells･ Intemational Symposium on ̀Epigenome Network, Development and Reprogrammlng ofGerm Cells'. Fukuoka, Japan, November 22‑24, 2010･

4 国内学会での発表

1)特別講演,シンポジウム,ワークショップ等

)

1.岡村大治,時武裕子,谷口大更｢多能性関連分子が制御するマウス始原生殖細胞の分化決 定システムの解明｣文部科学省科学研究費補助金特定領域研究｢生殖細胞の世代サイクル

とエビゲノムネットワーク｣による公開シンポジウム,東京, 2009.ll.27

2.松尾靖久｢始原生殖細胞と多能性幹細胞の相互変換を制御するメカニズム｣,狽立行政法大 農粟生物資源研究所 生殖機構研究シンポジウム｢家畜に置ける生殖細胞･幹細胞研究の

方向を探る｣,東京, 2009.12.4

3.松居靖久｢多能性幹細胞からの始原生殖細胞分化を制御する分子機構｣日本薬学会第130

年会,シンポジウム｢遺伝情報デコードによる生体調節｣,岡山 2010.3.29

4.松居靖久｢マウス始原生殖細胞の分化運命決定を制御する分子メカニズム｣第51回日本哺

乳動物卵子学会,シンポジウム｢生殖巣内細胞の性質とその応用｣,新潟, 2010.5.29

2)一般演題

1. Ryohei Hamada, Yasuhisa Matsui ̀AnalysIS OfDndl‑/‑ primordial germ cells which cause teratoma in 129Sv genetical background･' 42th Annual Meetlng for the Japanese Society of Developmental BiologlStS, Niigata, May28‑3 1 , 2009･

2. Kentaro Mochizuki. Yasuhsa Matsui 'DNA methylation regulates prlmOrdial germ celLspecirlC gene expression in mouse･' 43th Annual Meetlng for the Japanese Society ofDevelopmental Biolo‑

glStS, Tokushima, June 20‑23, 2010･

3. Kentaro Mochizuki, Yasuhisa Matsui ̀DNA demethylation regulates prlmOrdial gem cell‑spec誼c

gene expression in mouse･' 44th Annual Meetlng Ofthe Japanese Society of Developmental Biolo‑

glStS, Okinawa, May 18‑21, 2011･

ドキュメント内 加齢医学研究所年次要覧2009-2010 (ページ 187-200)