遺伝子ファミリー間の封印された冗長性を解明~致死的な遺伝子変異を克服するために生物は秘匿された冗長性を開封する~

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2026-03-13 北海道大学,微生物化学研究所

北海道大学遺伝子病制御研究所の紙谷尚子准教授らの研究グループは、遺伝子ファミリー間に潜在的に存在する「秘匿された冗長性」の仕組みを解明した。セリン/スレオニンキナーゼPAR1bを成体細胞で失活させると強い細胞死が起こる一方、胚発生初期からPAR1bを欠損するマウスでは胎生致死にならず生存できることを確認した。解析の結果、発生初期にPAR1bが欠損した場合に限り、同一ファミリーのPAR1aが機能を代償する冗長性が発動することが明らかとなった。生物が致死的遺伝子変異を回避する生存戦略の一端を示す成果であり、将来的には冗長性機構の再生による疾患予防や治療法開発への応用が期待される。

遺伝子ファミリー間の封印された冗長性を解明~致死的な遺伝子変異を克服するために生物は秘匿された冗長性を開封する~
図 1. 本研究の概要図

<関連情報>

PAR1bノックアウトマウスの生存における、PAR1キナーゼファミリーの二つのメンバーであるPAR1bとPAR1aの間の潜在的な冗長性 Cryptic redundancy between PAR1b and PAR1a, two members of the PAR1 kinase family, in the survival of PAR1b-knockout mice

Naoko Murata-Kamiya,Adriana Alejandra Del Valle Lazarte,Ippei Kikuchi & Masanori Hatakeyama
Scientific Reports  Published:12 March 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41598-026-39737-4

Abstract

The PAR1/MARK family of serine/threonine kinases (PAR1a-d) redundantly controls the cell polarity. PAR1b also mediates the phosphorylation of BRCA1, which promotes its nuclear translocation. In the nucleus, BRCA1 protects stalled replication forks and repairs double-strand DNA breaks via homologous recombination. Consequently, conventional BRCA1-knockout mice are embryonically lethal. In contrast, conventional PAR1b-knockout mice reach adulthood, suggesting a compensatory mechanism for PAR1b in regulating BRCA1 in these knockout mice. Here we find that, while PAR1b knockout in embryonic fibroblasts (MEFs) derived from wild-type mice elicits growth inhibition/death, MEFs lacking PAR1b can be readily established from conventional PAR1b-knockout mice. In PAR1b-null MEFs from PAR1b-knockout mice, PAR1a, but not PAR1c and PAR1d, becomes essential for survival and expansion. Thus, PAR1a-mediated cryptic redundancy, most likely due to BRCA1 phosphorylation by PAR1a, is unleashed only when functional PAR1b is absent from the earliest stages of embryogenesis, which induces significant epigenetic changes in gene regulation, including 53BP1 silencing. Reduced 53BP1 diminishes the role of BRCA1 in genome protection, thereby contributing to the survival of conventional PAR1b-knockout mice, in which PAR1a only partially compensates for the function of PAR1b in BRCA1 regulation. This study presents the first evidence of epigenetic modification-driven cryptic redundancy during early embryogenesis.

細胞遺伝子工学
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