Cellular responses to DNA double-strand breaks caused by transcription stress

カンプトテシン（CPT）はDNAトポイソメラーゼI（Top1）の阻害剤であり、Top1がDNAに共有結合したTop1-DNA cleavage complex（Top1cc）を蓄積させる。Top1ccは転写を強く抑制してストレス応答を引き起こすが、その際に転写と関連したDNA二本鎖切断（transcription-coupled DSB：tc-DSB）を生じることが分かっている。しかし、tc-DSBの発生および修復機序は不明である。我々はDNAヘリカーゼであるRecQL5がtc-DSBの発生を抑制することを見出しており、RecQL5に注目した解析から、tc-DSBの生成及び修復機構を解明することが本研究の目的である。tc-DSBは神経細胞のような増殖していない静止期の細胞でも生じるDNA損傷であり、本研究の成果は神経疾患の病態解明につながることも期待される。これまでに、転写共役ヌクレオチド除去修復（TC-NER）およびRecQL5がtc-DSB生成に関わることを見出しており、DNAヘリカーゼで解かれるようなDNAの二次構造が発生し、その構造がtc-DSBの生成に関わると考えられる。TC-NERに関しては、CSBおよびCSAのノックアウト細胞を作成し、その関与を確認した。DNAの二次構造としては、DNA-RNA hybridを持つR-loopや、グアニンが多い領域で生じるグアニン4重鎖（G4）構造等を想定した。これまでのところ、R-loopに関しては、tc-DSBの発生に顕著な影響はみられていない。G4構造に関しては、G4検出系の条件検討が難航しており、具体的な影響については検証中である。tc-DSBの修復経路に関する研究としては、DSB修復因子LIG4の関与が示唆されたが限定的であったため、現在はLIG4以外の因子の特定を試みている。

カンプトテシン（CPT）はDNAトポイソメラーゼI（Top1）の阻害剤であり、Top1がDNAに共有結合したTop1-DNA cleavage complex（Top1cc）を蓄積させる。Top1ccは転写を強く抑制してストレス応答を引き起こすが、その際に転写と関連したDNA二本鎖切断（transcription-coupled DSB：tc-DSB）を生じることが分かっている。しかし、tc-DSBの発生および修復機序は不明である。我々はDNAヘリカーゼであるRecQL5がtc-DSBの発生を抑制することを見出しており、RecQL5に注目した解析から、tc-DSBの生成及び修復機構を解明することが本研究の目的である。tc-DSBは神経細胞のような増殖していない静止期の細胞でも生じるDNA損傷であり、本研究の成果は神経疾患の病態解明につながることも期待される。これまでに、転写共役ヌクレオチド除去修復（TC-NER）およびRecQL5がtc-DSB生成に関わることを見出しており、DNAヘリカーゼで解かれるようなDNAの二次構造が発生し、その構造がtc-DSBの生成に関わると考えられる。TC-NERに関しては、CSBおよびCSAのノックアウト細胞を作成し、その関与を確認した。DNAの二次構造としては、DNA-RNA hybridを持つR-loopや、グアニンが多い領域で生じるグアニン4重鎖（G4）構造等を想定した。これまでのところ、R-loopに関しては、tc-DSBの発生に顕著な影響はみられていない。G4構造に関しては、G4検出系の条件検討が難航しており、具体的な影響については検証中である。tc-DSBの修復経路に関する研究としては、DSB修復因子LIG4の関与が示唆されたが限定的であったため、現在はLIG4以外の因子の特定を試みている。