がん細胞の環状DNA生む仕組み、モデル生物で解明~治療法開発に期待~

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2025-11-27 国立遺伝学研究所

国立遺伝学研究所と広島大学などの研究チームは、進化実験でよく観察される「収斂進化」がどのような遺伝的制約の下で起こるのかを、大腸菌を用いた長期進化実験により解明した。研究では、DNA複製速度を低下させる変異を導入した大腸菌を約2,000世代進化させ、その過程で複数の独立集団が同じ遺伝子に共通の変異を獲得する収斂進化が頻繁に生じたことを確認。さらに、変異導入前に存在する潜在的な遺伝的多様性が、適応の方向性とスピードを大きく左右することが明らかになった。これは、適応経路が環境だけでなく、集団内部にある「隠れた遺伝背景」によって強く制約されることを示す結果であり、薬剤耐性菌の進化予測や生物進化の一般原理を理解するうえで重要な知見となる。

がん細胞の環状DNA生む仕組み、モデル生物で解明~治療法開発に期待~

<関連情報>

ヒストンシャペロンCAF-1は、複製と連動したDNA二本鎖切断修復中に、出芽酵母リボソームDNAの相同組換えを介した不安定性を防ぐ The histone chaperone CAF-1 prevents homologous recombination-mediated instability of the budding yeast ribosomal DNA during replication-coupled DNA double-strand break repair

Hajime Futami, Tsugumi Yamaji, Yuko Katayama, Nanase Arata, Mio Nagura, Takehiko Kobayashi, Mariko M Sasaki
Nucleic Acids Research  Published:27 November 2025
DOI:https://doi.org/10.1093/nar/gkaf1010

Abstract

DNA replication-coupled chromatin assembly is crucial to maintain genome integrity. Here, we demonstrate that the absence of the budding yeast histone chaperone CAF-1 induces the production of extrachromosomal ribosomal RNA gene (rDNA) circles (ERCs), accompanied by chromosomal rDNA copy number changes, in a manner dependent on Fob1-mediated DNA replication fork arrest in the rDNA, the homologous recombination (HR) protein Rad52, and its interaction with proliferating cell nuclear antigen. In the caf-1 mutant, ERC production is triggered partly by increased transcription from the regulatory promoter E-pro, but is also affected by defects independent of E-pro misregulation. Absence of CAF-1 accumulates resected DNA double-strand breaks (DSBs) formed at arrested replication forks, repair of which leads to enhanced ERC formation. CAF-1 deficiency causes partial defects in lagging strand synthesis coupled to nucleosome spacing in the rDNA. Our findings suggest that CAF-1 suppresses HR-mediated rDNA instability during repair of replication-coupled DSBs.

細胞遺伝子工学
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