Exploration of chloroplast DNA repair mechanism with the cancer therapy

叶绿体DNA修复机制与癌症治疗的探索

• 批准号: 22K19329
• 负责人: 西村 芳樹
• 金额: $ 4.16万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K19329/
• 关键词: 葉緑体DNA; DNA修復機構; UVA; 葉緑体; cpDNA; DNA修復

葉緑体DNAは、光合成電子複合体の近傍に位置するため、常に活性酸素種などの遺伝毒性物質に曝露される。そのため迅速なDNA修復が不可欠なはずであるが、その分子機構の詳細は十分に理解されていない。研究の障害となってきたのは、植物細胞には３つの異なるゲノム（細胞核、ミトコンドリア、葉緑体）が混在する点である。本研究では、このなかで葉緑体ゲノムだけに二本鎖切断(Double strand break: DSB)を引き起こす手法の開発に取り組み、細胞の応答を解析することで、葉緑体DNA修復機構の時空間的理解を目指した。本研究で用いたのは、1980年代に動物細胞で用いられたUVA照射によるDSB誘導法である。BrdU標識したDNAをHoechst染色すると、通常は無害であるはずのUVA(365 nm)照射によって二本鎖切断が引き起こされる。本研究では単細胞緑藻クラミドモナスをモデルとして、FuUrd存在下で葉緑体DNAのみをBrdU標識することで、生きた細胞に対しUVA照射をすることで葉緑体DNA特異的なDSBを導入する方法の開発に取り組んだ(BrdU/UVA/hoechst-mediated pt/cpDNA scission: BUMPS法）。DSB検出法として用いたのは、アポトーシスにおけるDSB検出法としてしられるTUNEL法である。この手法により様々な処理条件でのDSBを解析したところ、UVC(254 nm)照射では蛍光顕微鏡下で細胞核と葉緑体核様体の両方にDSBが観察されたのに対し、BrdU/FrUrd/Hoechst処理細胞では葉緑体核様体のみDSBが検出された。さらにUVA照射５分後の葉緑体核様体では明瞭に観察されたDSBが、30分後には検出されなくなったことから、葉緑体DNA修復に要する時間が世界で初めて明らかになってきた。

Chloroplast DNA は, photosynthetic electron complex の nearly position alongside に す る た め, often に active acid kind of な ど の heritage 伝 toxics に exposure さ れ る. そ の た め な DNA repair quickly が not owe な は ず で あ る が, そ の molecular institutions の は very detailed に understand さ れ て い な い. Research の handicap of と な っ て き た の は, plant cell に は 3 つ の different な る ゲ ノ ム (nucleus, ミ ト コ ン ド リ ア, chloroplasts) が mixed す る point で あ る. This study で は, こ の な か で chloroplast ゲ ノ ム だ け に 2 lock cut off (Double strand break: DSB) を lead き up こ す gimmick の open 発 に り み, cell の 応 answer を parsing す る こ と で, the understanding of the chloroplast DNA repair mechanism の space を refers し た. In this study, で was used to irradiate に animal cells で in the 1980s with <s:1> られたUVA and によるDSB induction method である. BrdU logo し た DNA を Hoechst staining す る と, usually harmless は で あ る は ず の UVA irradiation (365 nm) に よ っ て 2 lock cut が led き up こ さ れ る. This study で は 単 cell algae ク ラ ミ ド モ ナ ス を モ デ ル と し て, FuUrd で chloroplast DNA in the presence of の み を BrdU logo す る こ と で, raw き た cells に し UVA irradiation seaborne を す る こ と で chloroplast DNA specific な DSB を import す る method の open 発 に group take り ん だ (BrdU/UVA/hoechst -mediated pt/cpDNA scission: BUMPS method. Method of DSB 検 out と し て in い た の は, ア ポ ト ー シ ス に お け る DSB 検 out method と し て し ら れ る TUNEL method で あ る. こ の gimmick に よ り others 々 な 処 bedding conditions で の DSB を parsing し た と こ ろ, UVC (254 nm) irradiation で は 蛍 light 顕 で nucleus と chloroplasts nuclear others body under the micro mirror の struck party に DSB が 観 examine さ れ た の に し seaborne, BrdU/FrUrd/Hoechst 処 Richard cells で は chloroplast nuclear others body の み DSB が 検 out さ れ た. さ ら に UVA irradiation after five points の chloroplast nuclear others body で は clear に 観 examine さ れ た DSB が, 30 minutes after に は 検 out さ れ な く な っ た こ と か ら, chloroplast DNA repair に す る early time が world で め て Ming ら か に な っ て き た.

项目成果

Exploring the role of chloroplast nucleoids in the maintenance of the pyrenoid, a phase-separated structure in chloroplasts

探索叶绿体核在维持核糖体（叶绿体中的相分离结构）中的作用

• 发表时间: 2022
• 作者: Kanazawa,H.; Takusagawa,M.;Kawashima;A.;Shikanai;T. and Nishimura;Y.
• 通讯作者: Y.

Exploring the Role of Chloroplast Nucleoids in the Maintenance of Pyrenoid, a Phase-separated Structure

探索叶绿体核在维持相分离结构 Pyrenoid 中的作用

• 发表时间: 2023
• 作者: Kanazawa,H.; Takusagawa,M.;Kawashima;A.;Shikanai;T. and Nishimura;Y.
• 通讯作者: Y.

Enzymes controlling the inheritance of chloroplast DNA.

控制叶绿体 DNA 遗传的酶。

• 发表时间: 2022
• 作者: Nishimura;Y.
• 通讯作者: Y.

葉緑体 DNA 修復機構の時空間的理解に向けて

对叶绿体 DNA 修复机制的时空理解

• 发表时间: 2023
• 作者: 川島愛音;鹿内利治;西村芳樹
• 通讯作者: 西村芳樹

An Establishment of Novel Technique for cpDNA Specific DSBs Induction

cpDNA特异性DSB诱导新技术的建立

• 发表时间: 2023
• 作者: 川島愛音;鹿内利治;西村芳樹
• 通讯作者: 西村芳樹