DNA複製阻害からの回復に関わるDNA相同組換えと損傷トレランスのクロストーク

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生物は、内的・外的要因によって生じる様々なDNA損傷を常に受けており、このような慢性的なDNA損傷ストレスに対して耐性を獲得することで様々な環境に適応してきた。損傷応答システムで働く個々の機構の生理的な役割を明らかにするためには、自然環境に類似した環境下で研究を行うことが肝要であるという考えのもと、独自に開発した低線量の紫外線照射下で酵母細胞を培養可能な装置を用いて、細胞の損傷応答システムついて詳細に解析を行ってきている。これまでの研究から、本条件下では、複製阻害をバイパスする損傷トレランス経路が細胞増殖にとって必須の役割を果たしていることを見いだしている。本年度は、この増殖阻害原因と考えられるDNA複製阻害と一本鎖DNAの形成に関して解析を行った。その結果、(1) 一本鎖特異的に結合するRPAのフォーカス形成がS期依存的に起こることや、(2) BrdUのゲノムDNAへの取り込み実験から、一本鎖DNAが蓄積したままDNA複製が完了することがわかった。この一本鎖DNAの蓄積が起こる為には、相同組換え修復を抑えるメカニズムが必要であるが、本研究において我々は、バクテリアからヒトまで保存されたSrs2 DNAヘリケースがこの過程で重要な役割を果たしていることを見いだした。その他のデータも合わせて、Srs2はDNA相同組換えタンパクであるRad51による反応ステップを阻害することで一本鎖DNAを安定化し、チェックポイントによる細胞周期停止反応の開始と維持の両面に機能していることが明らかになった。本研究により、紫外線損傷応答において、DNA損傷トレランス、チェックポイント、相同組換えの3つの機能が適切に機能することが、紫外線環境に適応するために重要であり、Srs2はこれらの連携において重要な役割を果たしていることが明らかになった。