環境のストレスによって誘導される非相同的組換え : DNAの切断と再結合の分子機構

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概要

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• Illegitimate recombination (Nonhomologous recombination) occurs between nonhomologous sequences or short homologous sequences at two different sites of DNA (s) , and results in chromosome rearrangements including deletion, duplication, insertion, or translocation. We have developed an in vitro system for elucidating the molecular basis of illegitimate recombination using an in vitro packaging mixture for phage λ DNA that consists of lysates of induced lysogens of E. coli, and found that the recombination is catalyzed by DNA gyrase, E. coli DNA topoisoerase II, and does not require short homology. Subsequently, we developed an in vivo assay system for the quantitative analysis of illegitimate recombination during the formation of specialized transducing λbio phage in E. coli, and found that the short-homology-independent illegitimate recombination (SHIIR) also occurs in vivo in oxolinic acid (an inhibitor for DNA gyrase A subunit) -treated E. coli cells and in temperature-sensitive gyrA mutants. On the basis of these results, we proposed that SHIIR is mediated by subunit exchange between DNA gyrase. On the other hand, short-homology-dependent illegitimate recombination (SHDIR) was enhanced by ultraviolet (UV) light-irradiation. With regard to the manner in which UV light-irradiation induces SHDIR, we proposed a model in which DNA double-strand breaks (DSBs) occur dependent upon UV light-related DNA damage. We searched for factors which participates in the process, and found that UV light-induced illegitimate recombination is dependent on RecJ protein and suppressed by RecQ protein. To examine the mechanism of illegitimate recombination in eukaryotes, we developed a plasmid system for quantitative analysis of deletion formation in S. cerevisiae, and found that Rad50, Mre11, Xrs2 proteins are involved in this process. Moreover, Hdf1 protein, a yeast homologue of Ku70, and its interacting factor, Sir4 protein are responsible for the end-joining process, thereby suggesting that Hdf1 protein and silencing factors alter broken DNA ends to create an inactivated chromatin structure, which is necessary for the re-joining of DNA ends.

• 日本環境変異原学会の論文
• 1999-02-28

著者

• 池田 日出男

  メディネット・先端医科研

• 小方 康至

  国立遺伝研・放射線アイソトープセンター

• 小方 康至

  東京大学医科学研究所・生物物理化学研究部

• 池田 日出夫

  東京大学医科学研究所・生物物理化学研究部

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