ＤＮＡ損傷修復における細胞核構造とクロマチンの相互作用：その機構解明と人為操作

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DNA二重鎖切断（DSB）は最も重篤なDNA損傷であり、ゲノム再編成や染色体転座を引き起こし、がんの原因となる。ショウジョウバエや哺乳類の細胞ではヘテロクロマチン領域に生じたDSBが核構造に係留され、相同組換え(HR)を促進することが報告されている。我々はこれまで、出芽酵母においてDSBが核膜近傍へ移行し、核膜孔複合体(NPC)へ係留されることを報告した。この移行に必要なクロマチン構造変換複合体は高等真核生物においても高く保存されていることから、真核生物におけるDSBの核構造への係留のメカニズムとその意義について出芽酵母をモデル系として解析を行った。これまでに出芽酵母においてDNA損傷により姉妹染色分体間接着が誘導されること、これには接着因子コヒーシンがSUMO化修飾を受けることが必要であることが報告されていた。コヒーシンSUMO化酵素は間接的にNPCと相互作用することから、NPCに係留されたDSB領域のコヒーシンのSUMO化を促進する可能性を考え、その検証を行った。その結果、DSBのNPC移行欠損株ではコヒーシン蓄積量に変化はない一方、姉妹染色分体間接着の誘導低下とコヒーシンのSUMO化の低下が認められた。さらに、コヒーシンSUMO化酵素をDSB近傍へ人為的に結合したところ、姉妹染色分体間接着誘導が回復し、これは非SUMO化コヒーシンの過剰発現により喪失した。また、DSB領域に局在するSUMO化酵素を含む複合体とNPCとの相互作用を阻害した場合も、姉妹染色分体間接着の誘導低下が認められた。これらの結果から、DSBのNPCへの係留により、SUMO化酵素によるコヒーシンのSUMO化修飾が促進され、損傷誘導的コヒージョンの確立と正確なHRを進行させることが示唆された。本研究により、細胞核構造と損傷クロマチンの相互作用の意義の１つとして、細胞核構造がタンパク質の化学修飾の足場となりそれを制御することで、損傷修復の進行に寄与するというメカニズムの1つを提唱することができた。