ヒトのDNA複製で「誤りがちな酵素」が働く場所を解明 -DNAポリメラーゼηは複製のラギング鎖と 後期領域で働き、がんゲノムの変異分布とも関連する-

ad

2026-10-28 がん研究会がん研究所

がん研究会がん研究所、名古屋大学などの研究グループは、ヒトのDNA複製において、複製エラーを起こしやすいDNAポリメラーゼη(Polη)が働く領域と、その働きががんゲノムの変異分布に関係することを明らかにした。Polηは従来、紫外線などによるDNA損傷を乗り越えてDNA合成を続ける酵素として知られていたが、本研究では、損傷を与えていない通常の細胞でもDNA複製に関与することを示した。解析の結果、PolηはDNAのラギング鎖で優先的に働き、複製が細胞周期の後半に行われるゲノム領域で使用頻度が高かった。また、DNA複製を支えるタンパク質PCNAの結合とユビキチン化が、Polηの働く場所を左右することも判明した。さらに、複数のがん種で、Polηの働く領域と特定の塩基置換変異の分布が対応していた。本成果は、がんゲノムに変異が蓄積する仕組みの理解や、新たな治療標的・治療効果予測指標の探索につながる可能性がある。

ヒトのDNA複製で「誤りがちな酵素」が働く場所を解明 -DNAポリメラーゼηは複製のラギング鎖と 後期領域で働き、がんゲノムの変異分布とも関連する-
図1 誤りがちなDNAポリメラーゼPolηがDNA複製に関与するメカニズム

<関連情報>

ヒトDNA複製におけるDNAポリメラーゼηの鎖および複製タイミング依存的な機能 Strand- and replication timing-dependent functions of DNA polymerase η in human DNA replication

Lewis J. Bainbridge, Yuji Masuda, Tamiko Minamisawa, Mami Takahashi, Kanae Kaneko, Chikahide Masutani & Yasukazu Daigaku
Nature Communications  Published:28 October 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-026-78467-z

Abstract

Efficient DNA replication requires coordinated use of replicative and error-prone polymerases, which provide flexibility at the cost of mutagenesis. DNA polymerase η (Pol η) tolerates UV-induced lesions via translesion synthesis (TLS), but may contribute more broadly to DNA synthesis. Using polymerase usage sequencing (Pu-seq), we map Pol η activity genome-wide during unperturbed replication in human cells. Pol η preferentially participates in lagging strand replication, as in budding yeast. This bias requires direct PCNA interaction, suggesting stochastic engagement of PCNA-bound intermediates at replication forks. Pol η usage also varies across S phase, with PCNA ubiquitylation-dependent enrichment in late-replicating domains. In cancer genomes, characteristic Pol η mutations are enriched in late-replicating regions and correlate with RAD18 expression, linking PCNA ubiquitylation to Pol η-mediated mutagenesis. Thus, Pol η usage is biased by strand and replication timing during unperturbed replication and may contribute to mutational burden in human genomes.

細胞遺伝子工学
ad
ad
ad
タイトルとURLをコピーしました