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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

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