研究年次報告書
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遺 伝 制 御 科 学 特 別 研 究 ユニット<br />
Cellular & Molecular Biology Unit<br />
ユニットリーダー 柴 田 武 彦 ( 理 学 博 士 )<br />
SHIBATA, Takehiko (Dr. Sci.)<br />
キーセンテンス:<br />
1. 相 同 DNA 組 換 えはDNA 分 子 に 内 在 された 機 能 。<br />
2. 相 同 DNA 組 換 えは 遺 伝 情 報 の 多 様 化 に 働 く 一 方 , 繰 り 返 しDNA 配 列 の 均 一 化 にも 働 く。<br />
3. RecOの 組 換 えメディエーター 機 能 をその 正 荷 電 をもつ 領 域 とSSBのC 末 端 の 酸 性 柔 軟 構 造 領 域 との 相<br />
互 作 用 で 説 明 できた。<br />
4. 組 換 えメディエーターRad52の 相 同 組 換 えでの 新 規 機 能 を 明 らかにした。<br />
キーワード:<br />
相 同 DNA 組 換 え, 遺 伝 的 組 換 え, 組 換 え 開 始 制 御 ,DNA 修 復 ,DNA 二 重 鎖 切 断 制 御 , 相 同 DNA 対 合 , 組<br />
換 えホットスポット, 有 性 生 殖 , 減 数 分 裂 , 遺 伝 的 多 様 化 , 遺 伝 子 創 出 ,ミトコンドリアDNAホモプラス<br />
ミー,NMR 分 光 法 ,イネ,シロイヌナズナ, 組 換 えメディエーター,RecA, RecO, SSB, Rad51, Rad52<br />
研 究 概 要<br />
相 同 (DNA) 組 換 えは,2つのDNAを 共 通 配 列 を 糊 代 にしてつなぎ 換 える 遺 伝 現 象 である。DNA 二 本 鎖<br />
切 断 修 復 を 行 うことでゲノムを 保 全 する。また, 有 性 生 殖 では 配 偶 子 形 成 と 遺 伝 的 な 多 様 化 により, 生 物<br />
種 に 環 境 適 応 力 を 付 ける。これを 利 用 したのが 交 配 育 種 である。さらに, 既 存 のDNA 配 列 を 組 み 合 わせて<br />
新 しい 遺 伝 子 を 生 み 出 すことで 病 原 体 抵 抗 力 など, 生 体 防 御 にも 働 くことが 特 に 高 等 動 植 物 で 解 ってきた。<br />
一 方 、 過 剰 な 相 同 組 換 えはかえってゲノムの 安 定 性 を 乱 し、 相 同 組 換 え 不 全 とともに、ガンなど 疾 患 の 原<br />
因 ともなる。 細 胞 が 組 換 えを 何 時 、ゲノムの 何 処 で、どの 程 度 に、 何 を 相 手 に 行 うかが 相 同 組 換 えについ<br />
ての 重 要 な 設 問 である。 我 々は,RecA 蛋 白 質 による 相 同 的 対 合 の 発 見 (Shibata et al., PNAS 1979) 以 来 の<br />
研 究 の 蓄 積 を 背 景 に, 生 体 での 相 同 組 換 え 機 構 と,その 制 御 と 遺 伝 機 能 について, 分 子 の 化 学 反 応 として<br />
理 解 することを 目 指 している。 作 物 等 の 高 速 育 種 や 疾 患 の 予 防 と 医 療 に 役 立 つ 予 知 と 制 御 可 能 な 技 術 も 視<br />
野 に 入 れている。そのために, 生 化 学 ,NMR 等 による 試 験 管 内 での 反 応 ・ 構 造 解 析 を 基 礎 に, 特 に 高 等 植<br />
物 を 対 象 とした 分 子 遺 伝 学 の 手 法 まで 駆 使 している。RecA 蛋 白 質 の 相 同 組 換 え 中 間 体 形 成 活 性 の 発 見 以 来 ,<br />
組 換 え 相 手 の 選 択 をきめる 組 換 え 中 間 体 形 成 の 機 構 , 組 換 えの 場 所 と 時 期 を 決 める 減 数 分 裂 期 および 体 細<br />
胞 の 相 同 組 換 え 開 始 酵 素 とその 制 御 の 解 明 , 組 換 えの 未 知 の 機 能 を 明 らかにしつつあるミトコンドリア<br />
DNAの 組 換 えに 依 存 した 複 製 ・ 分 配 とホモプラスミー 成 立 機 構 など, 核 と 細 胞 質 の 遺 伝 の 基 本 機 構 について,<br />
独 自 の 切 り 口 での 理 解 に 貢 献 している。 体 細 胞 相 同 組 換 えの 人 為 的 誘 導 ・ 抑 制 制 御 で 実 現 した 迅 速 生 体 外<br />
単 クローン 抗 体 生 産 技 術 ADLib 法 (ADLib system; Seo et al., Nature Biotech. 2005) は, 我 々の 相 同 組 換<br />
えについての 基 礎 研 究 の 積 み 上 げの 成 果 であり, 既 に 実 用 に 供 している。<br />
1. 相 同 組 換 え 開 始 制 御 機 構 についての 生 化 学 , 構 造 ・ 分 子 生 物 学 ( 美 川 , 井 上 , 新 宮 , 井 川 , 柴 田 )<br />
相 同 組 換 えの 要 は, 相 同 DNA 対 合 という, 二 本 鎖 切 断 端 等 に 由 来 する 一 本 鎖 DNA 領 域 が, 修 復 の 鋳 型 と<br />
なる 二 重 鎖 DNA( 情 報 供 与 DNA)に 割 り 込 み,その 相 補 鎖 と 塩 基 対 をつくる 反 応 である( 図 1)。 相 同 DNA<br />
対 合 は, 核 では,ATPを 必 要 とするRecA( 原 核 生 物 )やRad51( 真 核 生 物 ) 等 のRecA 型 蛋 白 質 が 行 う。 我 々<br />
は,RecAとは 分 子 構 造 もまったく 異 なり, 相 同 DNA 対 合 をATPなしで 行 うMhr1( 出 芽 酵 母 ミトコンドリ<br />
ア),Rad52( 真 核 生 物 核 ) 等 の 一 群 の 相 同 DNA 対 合 蛋 白 質 群 を 明 らかにした。RecA 型 とATPを 必 要 とし<br />
な 相 同 DNA 対 合 蛋 白 質 による 反 応 を 比 較 解 析 することで, 相 同 的 組 換 えの 基 本 機 構 の 解 明 を 目 指 している。<br />
一 方 , 調 節 機 構 を 明 らかにするために,RecA 型 蛋 白 質 に 作 用 して 相 同 DNA 対 合 反 応 の 機 能 調 節 に 働 く<br />
蛋 白 質 群 , 組 換 えメディエーター( 原 核 生 物 では RecO-RecR; 真 核 生 物 では,Rad52, Brca2 等 )の 作 用 機<br />
構 の 研 究 も 合 わせて 行 っている。 相 同 組 換 えにおいて,3’ 単 鎖 DNA 領 域 ができると,その 保 護 をおこな<br />
う 単 鎖 DNA 結 合 蛋 白 質 が 先 に 結 合 し, 相 同 DNA 対 合 に 働 く RecA 型 相 同 DNA 対 合 蛋 白 質 の 単 鎖 DNA<br />
への 結 合 を 邪 魔 する。 組 換 えメディエーターは, 単 鎖 DNA 結 合 蛋 白 質 が 結 合 している 単 鎖 DNA へ,RecA<br />
型 相 同 DNA 対 合 蛋 白 質 を 結 合 させる 蛋 白 質 として 発 見 された。RecA や Rad51 は 組 換 えメディエーターを<br />
研 究 年 報
図 1. 相 同 DNA 組 換 えの DNA 反 応 。DNA 二 重 鎖 切 断 端 が 加 工 されて、 一 対 の 3’ 突 出 単 鎖 DNA 領 域 ができる。その 一<br />
方 へ、 相 同 DNA 対 合 蛋 白 質 が 働 いて、DNA 二 重 鎖 切 断 修 復 の 鋳 型 になる 同 じ 塩 基 配 列 をもつ 二 重 鎖 DNA ( 情 報 供 与<br />
DNA) へ 割 り 込 んでその 相 補 配 列 と 塩 基 対 合 する。この 段 階 を 相 同 DNA 対 合 という。 鋳 型 鎖 と 対 合 した 単 鎖 DNA の 3’<br />
末 端 から 修 復 合 成 が 起 こり、 切 断 で 失 われた 塩 基 配 列 を 回 復 する。その 後 、3’ 単 鎖 DNA 領 域 が、 修 復 合 成 で 置 き 換 えら<br />
れた 単 鎖 DNA 部 分 (D ループ)とアニールすると、ホリデー 中 間 体 を 経 て、 交 叉 型 組 換 え 体 ができる。このときジーンコンバ<br />
ージョンを 伴 うこともある(DNA 二 重 鎖 切 断 修 復 経 路 )。 一 方 、 他 方 の 切 断 端 に 由 来 する 3’ 単 鎖 DNA 領 域 が、 鋳 型 から 離<br />
れた 新 生 単 鎖 DNA とアニールすると SDSA 経 路 へ 進 み、 置 き 換 え 型 の 組 換 え(ジーンコンバージョン) 体 だけができる。A<br />
と a, X と x、Y と y は、それぞれ 対 立 遺 伝 形 質 を 示 す。A 遺 伝 子 でのジーンコンバージョンとX 遺 伝 子 とY 遺 伝 子 間 での 交 叉<br />
を 示 す<br />
必 ず 必 要 とする。これまでに 知 られている 組 換 えメディエーター,RecO,Rad52, Brca2 は,いずれも,<br />
ATP を 必 要 としない 相 同 DNA 対 合 活 性 を 持 つがその 意 義 は 分 っていない。<br />
(1) 相 同 DNA 対 合 では, 二 重 鎖 DNA の 塩 基 対 間 の 距 離 が 開 く 必 要 がある。 塩 基 対 間 が 開 くと 必 然 的 に 二<br />
重 ラセンの 捻 じれ(Twist)が 緩 む。 立 体 構 造 も 進 化 的 な 系 統 も 互 いに 異 なる ATP を 必 要 としない 一 群 の<br />
相 同 DNA 対 合 蛋 白 質 群 について,その 組 換 え 反 応 の 共 通 な 中 間 体 である 蛋 白 質 に 結 合 した 単 鎖 DNA の 立<br />
体 分 子 構 造 を TR-NOE 法 で 解 析 した 結 果 , 酵 母 ミトコンドリアの Mhr1, 原 核 生 物 の RecO, 細 菌 ウイル<br />
スの RecT, 酵 母 の Rad52 に 結 合 した 単 鎖 DNA は,ATP アナログ 存 在 下 で RecA やヒト Rad51 に 結 合 し<br />
た 単 鎖 DNA と 同 じ,デオキシリボースの 2’ CH と 次 位 の 塩 基 とがスタックして 伸 長 した 構 造 をとることを<br />
明 らかした( 図 2; Masuda, et al., JBC 2009, Mikawa et al. 未 発 表 )。この 伸 びた 構 造 が 二 重 鎖 DNA の 伸<br />
長 , 二 重 ラセンを 緩 めるにも 働 くと 考 えられている。 単 鎖 DNA 結 合 蛋 白 質 がなくても,Rad52 は Rad51<br />
による 相 同 DNA 対 合 を 助 けることを 発 表 している(Arai et al. JBC 2005)。この 共 同 機 能 について,Rad52<br />
上 の 二 重 鎖 DNA 結 合 部 位 へ 導 入 した 変 異 の 影 響 を 解 析 した 結 果 , 酵 母 の Rad52 が 二 重 鎖 DNA を 捉 えて<br />
Rad51 へ 受 け 渡 すことで,Rad51 による 相 同 DNA 対 合 を 促 進 することを 明 らかにした(Arai et al. JBC<br />
2011; 日 大 生 物 資 源 の 新 井 直 人 博 士 との 共 同 研 究 )。 現 在 ,Rad52 上 の Rad51 との 相 互 作 用 部 位 に 入 れた<br />
変 異 の 効 果 の 解 析 などを 行 っている (この 部 分 は 日 大 生 物 資 源 の 新 井 直 人 博 士 , 早 稲 田 大 学 の 胡 桃 坂 仁 志 博<br />
士 と 香 川 亘 博 士 との 共 同 研 究 )。<br />
平 成 23 年 度
(2) バクテリアでは,RecO-RecR が 代 表 的 な<br />
組 換 えメディエーターである。 単 鎖 DNA に 結<br />
合 した 単 鎖 DNA 結 合 蛋 白 質 である SSB を<br />
RecO が 自 身 の 結 合 で 置 き 換 えるが,その 分 子<br />
機 構 は 分 っていなかった。NMR, 標 的 変 異 導<br />
入 , 生 化 学 解 析 により,RecO の 正 荷 電 をもつ<br />
領 域 と SSB の C 末 端 の 酸 性 の 柔 軟 構 造 領 域 と<br />
の 相 互 作 用 により,SSB から 単 鎖 DNA がほ<br />
どかれ,RecO が DNA に 結 合 し,RecA の 単<br />
鎖 DNA への 結 合 を 促 進 するという 独 自 の 機<br />
構 モデルを 支 持 する 結 果 を 得 た(Inoue et al.<br />
JBC 2011; この 部 分 は 首 都 大 学 東 京 伊 藤 隆 教<br />
授 との 共 同 研 究 )。<br />
2. 高 等 植 物 の 相 同 組 換 え 開 始 制 御 機 構 の 活 用<br />
による 新 世 代 ゲノム 加 工 技 術 ( 柴 田 , 新 宮 ,<br />
美 川 , 井 川 )<br />
作 物 など 高 等 植 物 において,ゲノム 中 の 任<br />
B-form ecRecA 結 合 DNA hsRAD51 結 合 DNA<br />
ecRecT 結 合 DNA ecRecO 結 合 DNA sc-mtMhr1 結 合 DNA<br />
図 2. 相 同 DNA 対 合 蛋 白 質 に 結 合 した 単 鎖 DNA の 立 体 構 造<br />
ATP 要 求 型 相 同 DNA 対 合 蛋 白 質 : ecRecA, 大 腸 菌 RecA;<br />
hsRAD51, ヒト Rad51。<br />
ATP を 必 要 としない 相 同 DNA 対 合 蛋 白 質 : ecRecT, 大 腸 菌 不 完<br />
全 ウイルスの RecT; ecRecO, 原 核 生 物 の RecO; sc-mtMhr1,<br />
パン 酵 母 ミトコンドリアの Mhr1 (Masuda et al., 2009 JBC)<br />
意 の 狙 った 遺 伝 子 だけを 加 工 する 標 的 技 術 が 希 求 されているが 未 だ 存 在 しない。これは, 原 理 的 には 生 物<br />
が 自 然 に 行 う 相 同 組 換 え 機 構 を 活 用 できれば, 実 現 できる。しかし, 高 等 植 物 における 相 同 組 換 えの 研 究<br />
はあまり 成 果 報 告 が 無 く, 理 解 が 極 めて 限 られている。そこで,まず, 代 表 的 な 作 物 であり,モデル 単 子<br />
葉 植 物 であるイネと,モデル 双 子 葉 植 物 であるシロイヌナズナを 材 料 に, 減 数 分 裂 期 相 同 組 換 え 開 始 の 分<br />
子 機 構 の 理 解 を 目 指 した 研 究 を 始 めた。この 研 究 は,ニワトリ 培 養 免 疫 細 胞 において 高 頻 度 ( 集 団 の 1/4~<br />
1/2) 標 的 組 換 えを 独 自 の 手 法 で 誘 導 することに 成 功 したことを 背 景 としている。 理 研 と 東 京 農 大 との 共 同<br />
研 究 によって,イネに 4 種 ,シロイヌナズナに 3 種 ある 組 換 え 開 始 酵 素 SPO11 候 補 遺 伝 子 のほゞ 全 てにつ<br />
いて,cDNA を 用 いた 発 現 系 を 構 築 し, 蛋 白 質 を 活 性 型 で 単 離 する 手 法 を 確 立 した。シロイヌナズナには,<br />
3 種 の SPO11 ホモログがあり,その 内 2 種 が 減 数 分 裂 に 働 く。そのひとつ,AtSPO11-1 について DNA 結<br />
合 表 面 とその 減 数 分 裂 機 能 を 明 らかにした。このように 試 験 管 内 で 示 される 活 性 と 生 体 での SPO11 の 機 能<br />
とを 結 びつけたのは,この 成 果 が 初 めてである (Shingu et al., FEBS J. 2010)。さらに,SPO11 は,II 型<br />
トポイソメラーゼの 反 応 中 間 体 形 成 と 同 じ 機 構 で, 組 換 え 開 始 cis 配 列 に DNA 二 本 鎖 切 断 を 入 れるといわ<br />
れているが,SPO11 自 身 に 二 本 鎖 切 断 活 性 があるかは 実 証 されていない。そこで,ショウジョウバエの spo11<br />
機 能 欠 損 個 体 を 用 いた 異 種 アッセイ 系 を 開 発 した。このアッセイ 系 を 用 いて,シロイヌナズナの 2 種 の<br />
SPO11 オルソログ,AtSPO11-1 と AtSPO11-2 とは, 他 の 植 物 由 来 の 蛋 白 質 因 子 の 助 けなしに, 二 本 鎖 切<br />
断 を 行 うことが 初 めて 示 された(この 部 分 は, 京 都 工 芸 繊 維 大 学 草 野 好 司 博 士 , 東 京 農 大 若 狭 暁 博 士 との<br />
共 同 研 究 )。<br />
-------------------<br />
Key Sentence :<br />
1. Homologous DNA recombination is an intrinsic DNA function<br />
2. Homologous recombination plays roles in both genetic diversification of genomes, and<br />
homogenization of repeated DNA sequences.<br />
3. We revealed detailed mechanism for the displacement of SSB on single-stranded DNA by RecO.<br />
4. We found a new function of Rad52, by which Rad52 assists Rad51-catalyzed ATP-dependent<br />
homologous DNA pairing.<br />
Key Word :<br />
homologous DNA recombination, genetic recombination, cellular regulation on<br />
recombination-initiation, DNA repair, cellular regulation on DNA double-strand breakage, homologous<br />
DNA pairing, recombination hotspots, sexual reproduction, meiotic recombination, genetic<br />
研 究 年 報
diversification, gene creation, mitochondrial DNA homoplasmy, Arabidopsis thaliana, rice Oryza sativa,<br />
NMR, gene targeting, recombination mediator<br />
Outline<br />
The major goal of our research is to understand the molecular mechanisms and principles<br />
governing homologous DNA (or genetic) recombination in genetic inheritance and evolution.<br />
Homologous recombination is the rearrangements of segments between a pair of homologous DNAs,<br />
and functions in error-free DNA double-stranded break repair. Thus, it contributes to the genome<br />
stability. On the other hand, it is assumed, and has partly been proven by our "ADLib system", that in<br />
response to environmental changes, homologous recombination reassembles parts of genes or<br />
DNA-sequences using sequence similarity, and thus creates new genes for adapting to new<br />
environments. A key reaction in homologous recombination is "homologous (DNA) pairing", in which a<br />
single-stranded DNA tail derived from an end of a double-stranded break, is base-paired with a<br />
complementary sequence in a template double-stranded DNA for the repair. I discovered<br />
RecA-catalyzed homologous pairing, which requires ATP (Shibata et al., PNAS 1979). Since then,<br />
eukaryotic orthologues of RecA were found as Rad51 and Dmc1. We found a new class of homologous<br />
pairing proteins, which do not require ATP (Kagawa et al. JBC, 2001 : Ling & Shibata, EMBO J 2002).<br />
Using NMR, we found that a unique extended DNA structure was induced in the common homologous<br />
pairing intermediates by both the RecA-family proteins (RecA, Rad51) and the new class of homologous<br />
pairing proteins from various origins (bacterial RecO, bacteriophage RecT and yeast mitochondrial<br />
Mhr1) (Nishinaka et al., PNAS 1997; Masuda et al., JBC 2009). This result clearly indicates that the<br />
homologous pairing is catalyzed by the same mechanism independent of the homologous pairing<br />
proteins involved and of the requirement for ATP, and suggests that homologous recombination is an<br />
intrinsic molecular function of DNA (Shibata et al., PNAS 2001 for review; Masuda et al., JBC 2009).<br />
We found the novel roles of a homologous pairing protein in DNA-replication, partitioning and<br />
homoplasmy (a type of gene homogenization) in yeast mitochondrial DNA inheritance, in which ROS<br />
(reactive oxygen species) act as a regulatory mediator (Hori et al., NAR 2009; see Ling & Shibata Genes<br />
2011, Shibata & Ling Mitochondrion 2007 for review). The development of new genome-wide<br />
technologies based on knowledge obtained by our basic research is within our scope. Based on our<br />
research on the effects of chromatin structural dynamics on the initiation of homologous recombination,<br />
we invented the ADLib System, for the rapid and immunotolerance-free ex-vivo production of natural<br />
monoclonal antibodies (Seo et al., Nature Biotech 2005).<br />
1. Molecular functions of the proteins involved in the initiation of homologous recombination<br />
(Tsutomu MIKAWA, Jin INOUE, Yoshinori SHINGU, Shukuko IKAWA, Takehiko SHIBATA)<br />
In these studies, we analyze the molecular functions and interactions between proteins<br />
involved in homologous recombination at an atomic resolution, by the use of NMR and other<br />
spectroscopic means in addition to biochemical ones and site-directed mutagenesis. Generally<br />
homologous pairing is catalyzed by RecA-family proteins (RecA, Rad51 and Dmc1). Within cells,<br />
3'-single-stranded tails derived from double-stranded breaks are the first intermediates for the repair<br />
of the double-stranded breaks, but the single-stranded DNA-regions are immediately coated by<br />
single-strand binding protein (SSB, RPA), which prevents the binding of RecA-family proteins.<br />
Recombination mediators are proteins that help the loading of RecA or Rad51 to the single-stranded<br />
tail previously covered with SSB or RPA. Rad52 is the prototype, and bacterial RecO and eukaryotic<br />
Brc2 are the members. So far analyzed, all recombination mediators catalyze homologous DNA pairing<br />
without the requirement for ATP. While there are homologous recombination systems that are<br />
independent of RecA-family proteins but are dependent on ATP-independent homologous pairing<br />
protein (Mhr1 in yeast mitochondria; RecT in plasmid recombination in E. coli for examples), all<br />
homologous recombination system involving ATP-dependent homologous pairing protein (RecA or<br />
Rad51) requires a recombination mediator.<br />
We are addressing the question how and why two kinds of homologous pairing proteins,<br />
ATP-independent one and ATP-dependent one, cooperate in homologous recombination. Even in the<br />
absence of single-strand binding protein, RPA, yeast Rad51 requires Rad52 to catalyze efficient<br />
平 成 23 年 度
ATP-dependent homologous pairing of double-stranded DNA and homologous single-stranded DNA,<br />
under a set of in vitro conditions (Arai et al., JBC 2005; Collaboration with Dr. Hitoshi KURUMIZAKA<br />
& Dr. Wataru KAGAWA, Waseda University). We analyzed the effects of the replacements of basic<br />
amino acid residues that constitute the second DNA binding site of Rad52. This study revealed that in<br />
this cooperation, double-stranded DNA first binds to Rad52, which passes the DNA to Rad51 to finish<br />
homologous pairing.<br />
We investigated the detailed molecular mechanisms of recombination mediator functions that<br />
help the loading of RecA/Rad51 onto single-stranded DNA coated with single-strand binding proteins<br />
(SSB/RPA). We analyzed the replacement of SSB on single-stranded DNA by RecO by use of NMR,<br />
site-directed mutagenesis and biochemical analyses, and obtained results that supported a model in<br />
which the interaction between the acidic C-terminal flexible domain with basic residues of RecO<br />
stimulates the dissociation of SSB from the single-stranded DNA and the binding of RecO to the DNA<br />
(Inoue et al., JBC 2011; Collaboration with Dr. Yutaka ITO, Tokyo Metropolitan University).<br />
2. The initiation of plant meiotic DNA recombination by AtSPO11s, Arabidopsis meiotic SPO11<br />
homologues.<br />
(Yoshinori SHINGU and Takehiko SHIBATA)<br />
SPO11 is generally responsible to introduce site- and timing-specific double-stranded breaks<br />
to initiate meiotic homologous recombination, but the biochemical features of SPO11 has not been<br />
characterized, probably because of unsuccessful isolation of active SPO11 in vitro. We succeeded to<br />
isolate SPO11s from plants, each of which have multiple species of SPO11 homologues unlike yeasts,<br />
fungi, worm, insects and mammals. Among such plant SPO11s, we identified the responsible amino<br />
acid residues of AtSPO11-1, one of two Arabidopsis meiotic SPO11s, consisting of a DNA-binding<br />
surface, which plays a role in meiosis (Shingu et al FEBS J 2010). Although it is assumed that SPO11<br />
introduces double-stranded breaks by a mechanism similar to the formation of a cleavage intermediate<br />
of type II DNA topoisomerases, there are no direct evidence to support that SPO11 has an active center<br />
of the activity. In order to analyze the double-stranded breaking activity of SPO11, we developed a<br />
heterospecific Drosophila bioassay by use of meiosis in Drosophila melanogaster. This bioassay<br />
demonstrated double-stranded breaking activity of two meiotic SPO11 of Arabidopsis, AtSPO11-1 and<br />
AtSPO11-2, expressed ectopically in the absence of plant protein-cofactors. Thus, AtSPO11s were<br />
shown for the first time to have an intrinsic double-stranded breaking activity (Shingu et al. to be<br />
published; Collaboration with Kohji KUSANO, Drosophila Genetic Resource Center, Kyoto Institute of<br />
Technology, and Kyo WAKASA, Department of Agriculture, Tokyo University of Agriculture).<br />
研 究 年 報
Principal Investigator<br />
柴 田 武 彦 Takehiko Shibata<br />
Research Staff<br />
岩 崎 わかな Wakana Iwasaki<br />
新 宮 良 宣 Yoshinori Shingu<br />
井 上 仁 Jin Inoue<br />
井 川 粛 子 Shukuko Ikawa<br />
土 田 信 夫 Nobuo Tsuchida<br />
美 川 務 Tsutomu Mikawa<br />
中 村 寬 夫 Hiroo Nakamura<br />
篠 原 赳 Takeshi Shinohara<br />
Students<br />
櫻 井 潤 治 Junji Sakurai<br />
奥 居 沙 弥 Saya Okui<br />
森 脇 義 仁 Yoshihito Moriwaki<br />
岩 澤 秀 樹 Hideki Iwasawa<br />
倉 持 裕 吾 Yugo Kuramochi<br />
高 橋 雅 弘 Masahiro Takahashi<br />
岩 沢 佳 尚 Yoshinao Iwasawa<br />
原 佳 那 Kana Hara<br />
神 蔵 祐 典 Yusuke Kamikura<br />
井 上 雄 Yu Inoue<br />
黒 澤 恒 平 Kohei Kurosawa<br />
伊 藤 将 Masaru Ito<br />
山 田 真 太 郎 Shintaro Yamada<br />
米 田 詩 織 Shiori Yoneda<br />
岡 村 美 佳 Mika Okamura<br />
大 岩 利 和 Toshikazu Ooiwa<br />
此 村 直 人 Naoto Konomura<br />
佐 藤 晃 子 Akiko Sato<br />
畔 上 奈 々 子 Nanako Azegami<br />
神 澤 渉 Wataru Kamizawa<br />
鈴 木 啓 介 Keisuke Suzuki<br />
川 口 あゆみ Ayumi Kawaguchi<br />
Assistant and Part-timer<br />
香 川 亜 子<br />
松 本 初 恵<br />
細 野 美 子<br />
中 川 佳 子<br />
広 里 惠 子<br />
Visiting Members<br />
太 田 邦 史<br />
廣 明 秀 一<br />
伊 藤 隆<br />
胡 桃 坂 仁 志<br />
草 野 好 司<br />
若 狭 暁<br />
川 崎 勝 己<br />
高 橋 栄 夫<br />
西 村 善 文<br />
丹 羽 修 身<br />
山 田 貴 富<br />
久 郷 和 人<br />
大 里 修 一<br />
瀬 尾 秀 宗<br />
橋 本 修 一<br />
高 久 誉 大<br />
立 和 名 博 昭<br />
長 土 居 有 隆<br />
明 石 知 子<br />
末 松 和 美<br />
両 角 佑 一<br />
針 谷 直 人<br />
城 口 敦 弘<br />
森 山 隼 介<br />
高 橋 恒 太<br />
宮 井 俊 輔<br />
八 木 研<br />
小 島 久 美 子<br />
小 山 智 加<br />
高 岩 亜 希<br />
Ako Kagawa<br />
Hatsue Matsumoto<br />
Yoshiko Hosono<br />
Yoshiko Nakagawa<br />
Keiko Hirosato<br />
Kunihiro Ohta<br />
Hidekazu Hiroaki<br />
Yutaka Ito<br />
Hitoshi Kurumizaka<br />
Kohji Kusano<br />
Kyou Wakasa<br />
Katsumi Kawasaki<br />
Hideo Takahashi<br />
Yoshibumi Nishimura<br />
Osami Niwa<br />
Takatomi Yamada<br />
Kazuto Kugou<br />
Shuichi Ohsato<br />
Hidetaka Seo<br />
Shuichi Hashimoto<br />
Motoki Takaku<br />
Hiroaki Tachiwana<br />
Nagadoi Aritaka<br />
Satoko Akashi<br />
Kazumi Suematsu<br />
Yuichi Morozumi<br />
Naoto Harigai<br />
Atsuhiro Joguchi<br />
Shunsuke Moriyama<br />
Kouta Takahashi<br />
Shunsuke Miyai<br />
Ken Yagi<br />
Kumiko Kojima<br />
Chika Koyama<br />
Aki Takaiwa
川 田 滋 久<br />
佐 々 木 剛<br />
高 橋 直 樹<br />
奥 村 浩 美<br />
中 村 晃 歩<br />
内 木 智 朗<br />
辻 融<br />
岡 村 健 太 郎<br />
Shigehisa Kawada<br />
Go Sasaki<br />
Naoki Takahashi<br />
Hiromi Okumura<br />
Akiho Nakamura<br />
Tomoaki Uchiki<br />
Tsuji Toru<br />
Kentaro Okamura