ヒトゲノム複製に必要なDNA巻き戻し分子モーターの活性化機構

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2026-09-07 国立遺伝学研究所

ヒト細胞でDNA複製を開始する際、二本鎖DNAをほどく分子モーター「CMGヘリカーゼ」がどのように活性化されるかを解明した研究。研究グループはオーキシンデグロン(AID)技術を用いて、DNA複製因子MCM10とRECQL4をヒト細胞から迅速に除去した。その結果、いずれか一方だけでは影響が限定的だったのに対し、両方を除去するとCMGヘリカーゼは形成されても活性化できず、DNA複製が著しく阻害された。さらに、両タンパク質は協調的・相補的に働き、一本鎖DNAへの結合を介してDNAをCMGのリング構造から引き出し、ヘリカーゼを活性化すると考えられる新モデルを提示した。ヒトゲノム複製の基本原理や、RECQL4変異に関連する遺伝病の理解につながる成果である。

ヒトゲノム複製に必要なDNA巻き戻し分子モーターの活性化機構

図1:ヒト細胞のゲノムDNA複製における複製開始反応の模式図。

<関連情報>

MCM10とRECQL4は、複製開始時のCMGヘリカーゼ活性化において、協調的かつ重複した役割を担っている MCM10 and RECQL4 have cooperative and redundant roles in activating the CMG helicase during the replication initiation

Atabek Bektash,Xiaoxuan Zhu,Yuki Hatoyama,Atsushi Toyoda and Masato T. Kanemaki
Genes Development  Published: September 4, 2026
DOI:10.1101/gad.353714.126

Abstract

DNA replication initiation requires activation of the CMG helicase to establish the replisome. This process involves the extrusion of single-stranded DNA (ssDNA) from the central channel of MCM double hexamers, allowing the two CMG helicases to pass each other; however, the factors that mediate this process in human cells remain unclear. We show that degron-mediated depletion of either MCM10 or RECQL4 alone causes mild replication defects, whereas simultaneous depletion of both proteins severely impairs CMG activation. ChIP-seq analyses demonstrate that RECQL4 localizes to replication initiation zones (IZs) independently of MCM10, whereas MCM10 recruitment to IZs is enhanced upon RECQL4 depletion, consistent with partially redundant roles during CMG activation. Rescue experiments further indicate that RECQL4 cooperates with MCM10 through direct interaction, and that their ssDNA-binding activity underlies their functional overlap. We propose that MCM10 and RECQL4 act cooperatively and redundantly to promote CMG activation.

細胞遺伝子工学
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