細胞が重度DNA損傷時に複製を“バックアップ”する仕組みを解明 (Scientists Reveal How Cells “Back Up” DNA Replication to Survive Severe Damage)

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2026-05-07 韓国基礎科学研究院(IBS)

Institute for Basic Scienceの研究チームは、DNA損傷時に細胞がゲノムを保護する新たな仕組みを解明した。研究では、DNAヘリカーゼ「HELQ」が、DNA複製フォークを一時的に逆行させる「複製フォーク逆転」を促進し、致死的なDNA鎖間架橋(ICL)から細胞を守ることを示した。ICLはシスプラチンなど抗がん剤でも誘導される重篤なDNA損傷で、適切に処理されなければ染色体破断や細胞死を引き起こす。HELQは酵素活性を用いて損傷部位のDNA構造を再編成し、複製装置を“後退”させることで修復時間を確保する役割を担っていた。HELQ欠損細胞ではこの防御反応が機能せず、損傷蓄積と変異誘発性修復経路への依存増加が確認された。また、HELQはDNA修復複合体BCDX2と協調して作用することも判明した。研究は、ゲノム安定性維持機構の理解を進めるとともに、DNA損傷型抗がん剤への感受性や耐性を左右する新たな因子としてHELQの重要性を示している。

細胞が重度DNA損傷時に複製を“バックアップ”する仕組みを解明 (Scientists Reveal How Cells “Back Up” DNA Replication to Survive Severe Damage)
Figure 1. HELQ promotes fork slowdown (fork reversal) after treatment with a crosslinking agent
A representative figure showing that HELQ-deficient cells fail to undergo normal fork slowing after MMC (a crosslinking agent) treatment, consistent with defective fork reversal.

<関連情報>

DNAヘリカーゼHELQは、BRCA2およびFANCD2を介した修復経路と協調して複製フォークの逆転を促進する The DNA helicase HELQ promotes replication fork reversal in coordination with BRCA2- and FANCD2-mediated repair pathways

Yerkin Dunbayev,Yen-Ju Chen,Lorenzo Sassi,Eun A Lee,Jae Sun Ra,Moonjung Choi,Anirban Mukherjee,Karen M Vasquez,Vincenzo Costanzo,Peter Chi,…
Nucleic Acids Research  Published:29 April 2026
DOI:https://doi.org/10.1093/nar/gkag332

Abstract

HELQ is a 3′–5′ DNA helicase whose loss sensitizes cells to DNA-damaging agents, particularly DNA crosslinkers. HELQ interacts with the RAD51 paralog complex RAD51B–RAD51C–RAD51D–XRCC2 (BCDX2), a key mediator of replication fork reversal. Using DNA fiber assays, we show that HELQ and BCDX2 act epistatically to slow replication fork progression under replication stress. Because fork reversal transiently regresses nascent strands into a four-way junction and reduces net DNA synthesis, this fork slowing provides a functional readout of fork reversal. Directly supporting this model, electron microscopy reveals that reversed fork structures are reduced in HELQ-knockout cells. Consistent with a role in fork reversal, HELQ deletion suppresses nascent strand degradation when BRCA2- or FANCD2-dependent fork protection is lost. Mechanistically, biochemical reconstitution shows that HELQ is stimulated by RPA on fork substrates containing a leading strand gap, and these findings are consistent with the cell-based DNA fiber assays. Together, these results identify HELQ as a specialized regulator of replication fork remodeling that promotes fork reversal through the BCDX2 pathway.

細胞遺伝子工学
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