塩基ミスマッチを起点とするゲノム複製正確性維持反応と非ゲノム情報の機能的相関
研究内容
DNAの正確な複製は全ての生物にとって必須の反応です。DNA複製の正確性は、主にDNA合成酵素の正確性に依存していますが、これに加えて複製の誤りを修復する「ミスマッチ修復」が重要な役割を担っています。ヒトにおいてミスマッチ修復が欠損すると、変率が上昇し、きわめて高頻度にがんを発症することが分かっています。さらに、ミスマッチ修復は、一部の塩基アルキル化損傷に応答してDNA損傷チェックポイントを活性化したり、細胞死を誘導したりする機能も持ちます。この機能は、塩基アルキル化剤を用いた抗がん剤治療に応用されています。興味深いことに、ミスマッチ修復の効率はクロマチンの状態によって異なることが報告されています。ところが、ミスマッチ修復がなぜクロマチンの状態によって影響を受けるのか、そもそもミスマッチ修復反応がクロマチン上で起こるためにはどのようなしくみが必要なのかはほとんど分かっていません。我々のグループでは、ツメガエル卵抽出液を用いてミスマッチ修復がクロマチン上で機能するしくみを解析し、クロマチンリモデリング因子Smarcad1とヒストンシャペロンFACTがクロマチン上でのミスマッチ修復を補助することを発見しました。さらに我々は、ミスマッチに依存したヌクレオソームのリモデリング過程を精製タンパク質によって試験管内再構成し、Smarcad1とFACTがそれぞれ異なるステップに機能する事を見いだしています。加えて、我々のグループでは、ミスマッチ修復機構に依存した塩基アルキル化損傷応答を、ツメガエル卵抽出液を用いて試験管内再現することにも成功しています。本研究では、これらの実験系を利用し、クロマチン上でミスマッチ修復機構に依存したさまざまな反応が起こるためのしくみ、およびクロマチン構造がミスマッチ修復の効率に影響を及ぼすしくみを解明します。
主な論文
1) Jones, M.J.K., Takahashi, T.S. et al., *Jallepalli, P.V. (12人中11番目) Human DDK rescues stalled forks and counteracts checkpoint inhibition at unfired origins to complete DNA replication. Molecular Cell 81, 426 (2021)
2) Terui, R., et al., *Takahashi, T.S. (10人中10番目) Nucleosomes around a mismatched base pair are excluded via an Msh2-dependent reaction with the aid of SNF2 family ATPase Smarcad1. Genes Dev 32, 806 (2018)
3) Kato, N., Takahashi, T.S. et al., *Gautier, J. (12人中11番目) Sensing and Processing of DNA Interstrand Crosslinks by the Mismatch Repair Pathway. Cell Reports 21, 1375 (2017)
4) Kawasoe, Y., et al., *Takahashi, T.S. (5人中5番目) MutSα maintains the mismatch repair capability by inhibiting PCNA unloading. eLife 5, e15155 (2016)
5) Higashi, T.L., et al., *Takahashi, T.S. (10人中10番目) The prereplication complex recruits XEco2 to chromatin to promote cohesin acetylation in Xenopus egg extracts
Curr Biol, 22, 977 (2012)