極限環境耐性動物クマムシの持つ高い放射線耐性を支える分子機構の解析

• 研究課題/領域番号: 25281016
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 放射線・化学物質影響科学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 國枝 武和 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (10463879)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円); 2015年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円); 2014年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円); 2013年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
• キーワード: 放射線耐性 / クマムシ / 緩歩動物 / DNA損傷 / DNA保護 / Dsup / 放射線 / クロマチン / DNA / 保護 / 耐性

研究成果の概要

クマムシは高い放射線耐性を持つ動物として知られるが、その耐性を可能にする分子基盤はまったく分かっていなかった。本研究課題では、クマムシのクロマチン分画から同定された新規タンパク質Dsupに着目し、同タンパク質がC末端側領域を介してDNAに直接結合し、動物細胞の核DNA全体と共局在することを示した。さらに、Dsupを導入したヒト培養細胞では、X線照射によるDNA傷害の発生が約半分に抑制され、放射線耐性が向上することを明らかにした。本研究は、クマムシの放射線耐性に寄与するタンパク質を同定した初めての例であるとともに、クマムシの耐性が他生物に移転可能であることを明示した成果である。

研究成果

• [雑誌論文] Extremotolerant tardigrade genome and improved radiotolerance of human cultured cells by tardigrade-unique protein. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto T, Horikawa DD, Saito Y, Kuwahara H, Kozuka-Hata H, Shin-I T, Minakuchi Y, Ohishi K, Motoyama A, Aizu T, Enomoto A, Kondo K, Tanaka S, Hara Y, Koshikawa S, Sagara H, Miura T, Yokobori S, Miyagawa K, Suzuki Y, Kubo T, Oyama M, Kohara Y, Fujiyama A, Arakawa K, Katayama T, Toyoda A and Kunieda T
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 7 号: 1 ページ: 12808-12808
  • DOI: 10.1038/ncomms12808
  • NAID: 120005971035
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Novel mitochondria-targeted heat-soluble proteins identified in the anhydrobiotic tardigrade improve osmotic tolerance of human cells. (2015)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, S., Tanaka, J., Miwa Y., Horikawa, D.D., Katayama, T., Arakawa, K., Toyoda, A., Kubo, T., Kunieda, T.
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 10 号: 2 ページ: e0118272-e0118272
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0118272
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 極限環境耐性動物クマムシの新規クロマチンタンパク質による哺乳類培養細胞への放射線耐性の付与 (2015)
  • 著者名/発表者名: 橋本拓磨、斎藤裕樹、尾山大明、秦裕子、榎本敦、宮川清、桑原宏和、堀川大樹、豊田敦、片山俊明、荒川和晴、藤山秋佐夫、久保健雄、國枝武和
  • 学会等名: 第67回日本細胞生物学会大会
  • 発表場所: 東京都・江戸川
  • 年月日: 2015-06-30 – 2015-07-02
• [学会発表] 極限環境耐性動物クマムシの新規クロマチンタンパク質による哺乳類培養細胞への放射線耐性の付与 (2015)
  • 著者名/発表者名: 橋本拓磨、斎藤裕樹、尾山大明、秦裕子、榎本敦、宮川清、桑原宏和、堀川大樹、豊田敦、片山俊明、荒川和晴、藤山秋佐夫、久保健雄、國枝武和
  • 学会等名: 第67回日本細胞生物学会大会
  • 発表場所: タワーホール船堀（東京都江戸川区）
  • 年月日: 2015-06-30
• [学会発表] A novel chromatin protein of radiation-resistant animal protects DNA and cells from radiation damages (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Hashimoto, Y. Saito, M. Oyama, H. kozuka-Hata, A. Enomoto, K. Miyagawa, H. Kuwahara, D. D. Horikawa, T. Katayama, K. Arakawa, A. Toyoda, A. Fujiyama, T. Kubo, T. Kunieda
  • 学会等名: 13th International Symposium on Tardigrada
  • 発表場所: Modena, Italy
  • 年月日: 2015-06-23 – 2015-06-26
• [学会発表] Comparative Omic Analysis between anhydrobiotic tardigrade and desiccation-sensitive tardigrade (2015)
  • 著者名/発表者名: Takekazu Kunieda, Makiko Ito, Koyuki Kondo, Sae Tanaka, Takuma Hashimoto, Yohei Minakuchi, Hideki Noguchi, Toshiaki Katayama, Kazuharu Arakawa, Atsushi Toyoda,, Takeo Kubo, Asao Fujiyama
  • 学会等名: 13th International Symposium on Tardigrada
  • 発表場所: Modena, Italy
  • 年月日: 2015-06-23 – 2015-06-26
• [学会発表] A novel chromatin protein of radiation-resistant animal protects DNA and cells from radiation damages (2015)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto T, Saito Y, Oyama M, Kozuka-Hata H, Enomoto A, Miyagawa K, Kuwahara H, Horikawa DD, Katayama T, Arakawa K, Toyoda A, Fujiyama A, Kubo T, Kunieda T
  • 学会等名: 13th International Symposium on Tardigrada
  • 発表場所: Modena (Italy)
  • 年月日: 2015-06-23
  • 国際学会
• [学会発表] Comparative omic analysis between anhydrobiotic tardigrade and desiccation-sensitive tardigrade. 13th International symposium on tardigrade (2015)
  • 著者名/発表者名: Kunieda T, Ito M, Kondo K, Minakuchi Y, Noguchi H, Tanaka S, Hashimoto T, Katayama T, Arakawa K, Toyoda A, Kubo T, Fujiyama A
  • 学会等名: 13th International Symposium on Tardigrada
  • 発表場所: Modena (Italy)
  • 年月日: 2015-06-23
  • 国際学会
• [学会発表] A novel chromatin protein of radiation-resistant animal protects DNA and cells from radiation damages (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Hashimoto, Y. Saito, M. Oyama, H. kozuka-Hata, A. Enomoto, K. Miyagawa, H. Kuwahara, D. D. Horikawa, T. Katayama, K. Arakawa, A. Toyoda, A. Fujiyama, T. Kubo, T. Kunieda.
  • 学会等名: 15th International Congress of Radiation Research
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2015-05-25 – 2015-05-29
• [学会発表] A novel chromatin protein of radiation-resistant animal protects DNA and cells from radiation damages. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto T, Saito Y, Oyama M, Kozuka-Hata H, Enomoto A, Miyagawa K, Kuwahara H, Horikawa DD, Katayama T, Arakawa K, Toyoda A, Fujiyama A, Kubo T, Kunieda T
  • 学会等名: 15th International Congress of Radiation Research
  • 発表場所: 京都国際会議場（京都府左京区）
  • 年月日: 2015-05-25
  • 国際学会
• [学会発表] クマムシにおける乾燥耐性獲得時の遺伝子発現変動解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 近藤小雪、加藤由起、白髭克彦、久保健雄、國枝武和
  • 学会等名: 日本農芸化学会2015年度大会
  • 発表場所: 岡山県・岡山
  • 年月日: 2015-03-29
• [学会発表] 放射線耐性を示すクマムシの新規タンパク質S261によるDNA損傷の抑制 (2014)
  • 著者名/発表者名: 橋本拓磨、斎藤裕樹、尾山大明、秦裕子、榎本敦、宮川清、桑原宏和、堀川大樹、片山俊明、荒川和晴、豊田敦、藤山秋佐夫、久保健雄、國枝武和
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神奈川県・横浜
  • 年月日: 2014-11-27
• [学会発表] 乾燥耐性能力を持たないクマムシのゲノム解読と比較解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 國枝武和、伊藤麻紀子、近藤小雪、水口洋平、野口英樹、片山俊明、荒川和晴、豊田敦,、久保健雄、藤山秋佐夫
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神奈川県・横浜
  • 年月日: 2014-11-27
• [学会発表] ケミカルジェネティクスを用いたクマムシの乾眠に関わるシグナル伝達経路の探索 (2014)
  • 著者名/発表者名: 近藤 小雪、久保 健雄、國枝 武和
  • 学会等名: 日本分子生物学会第37回年会
  • 発表場所: 神奈川県・横浜
  • 年月日: 2014-11-27
• [学会発表] 乾燥耐性動物クマムシで大量発現する新規膜タンパク質A8の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 島津拓真、橋本拓磨、阿部耕太、田中冴、片山俊明、荒川和晴、豊田敦、久保健雄、國枝武和
  • 学会等名: 第37回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神奈川県・横浜
  • 年月日: 2014-11-25
• [学会発表] 放射線耐性を示すクマムシの新規タンパク質によるDNA損傷の抑制 (2014)
  • 著者名/発表者名: 橋本拓磨、斎藤裕樹、尾山大明、秦裕子、榎本敦、宮川清、桑原宏和、堀川大樹、片山俊明、荒川和晴、豊田敦、藤山秋佐夫、久保健雄、國枝武和
  • 学会等名: 極限環境生物学会2014年度（第15回）年会
  • 発表場所: 沖縄県・今帰仁村
  • 年月日: 2014-11-02
• [学会発表] 乾燥耐性クマムシにおけるミトコンドリア局在タンパク質の同定と解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中冴、秦裕子、尾山大明、豊田敦、片山俊明、荒川和晴、藤山秋佐夫、久保健雄、國枝武和
  • 学会等名: 第15回極限環境生物学会
  • 発表場所: 沖縄県・今帰仁村
  • 年月日: 2014-11-01 – 2014-11-03
• [学会発表] 放射線耐性を示すクマムシの新規タンパク質S261によるDNA損傷の抑制 (2014)
  • 著者名/発表者名: 橋本拓磨、斎藤裕樹、尾山大明、秦裕子、榎本敦、宮川清、桑原宏和、堀川大樹、豊田敦、片山俊明、荒川和晴、藤山秋佐夫、久保健雄、國枝武和
  • 学会等名: 日本放射線影響学会第57回大会
  • 発表場所: 鹿児島県・鹿児島
  • 年月日: 2014-10-02
• [学会発表] 放射線耐性を示すクマムシの新規タンパク質によるDNA損傷の抑制 (2014)
  • 著者名/発表者名: 橋本拓磨、斎藤裕樹、尾山大明、秦裕子、榎本敦、宮川清、桑原宏和、堀川大樹、豊田敦、藤山秋佐夫、久保健雄、國枝武和
  • 学会等名: 日本動物学会第85回大会
  • 発表場所: 宮城県・仙台
  • 年月日: 2014-09-13
• [学会発表] クマムシにおけるミトコンドリアの乾燥耐性機構の分子基盤解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中冴、秦裕子、尾山大明、豊田敦、片山俊明、荒川和晴、藤山秋佐夫、久保健雄、國枝武和
  • 学会等名: 第３回マトリョーシカ型生物学研究会若手招待講演
  • 発表場所: 兵庫県・神戸市
  • 年月日: 2014-07-11 – 2014-07-13
  • 招待講演
• [学会発表] クマムシの耐性の秘密を探る (2014)
  • 著者名/発表者名: 國枝武和
  • 学会等名: 第37回日本土壌動物学会大会
  • 発表場所: 埼玉県飯能市
  • 年月日: 2014-05-24
  • 招待講演
• [学会発表] 高い放射線耐性を示すヨコヅナクマムシの新規クロマチンタンパク質S261の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 橋本拓磨、斎藤裕樹、尾山大明、秦裕子、桑原宏和、堀川大樹、豊田敦、片山俊明、荒川和晴、藤山秋佐夫、久保健雄、國枝武和
  • 学会等名: 第十四回 東京大学 生命科学シンポジウム
  • 発表場所: 東京都・文京
  • 年月日: 2014-04-26
• [学会発表] 高い放射線耐性を示すヨコヅナクマムシの新規クロマチンタンパク質S261の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 橋本拓磨、斎藤裕樹、尾山大明、秦裕子、桑原宏和、堀川大樹、豊田敦、片山俊明、荒川和晴、藤山秋佐夫、久保健雄、國枝武和
  • 学会等名: 日本動物学会関東支部第66回大会
  • 発表場所: 千葉県・柏
• [学会発表] 高い放射線耐性を示すクマムシの新規クロマチンタンパク質の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 橋本拓磨、斎藤裕樹、尾山大明、秦裕子、桑原宏和、堀川大樹、豊田敦、片山俊明、荒川和晴、藤山秋佐夫、久保健雄、國枝武和
  • 学会等名: 日本動物学会第84回大会
  • 発表場所: 岡山県・岡山
• [学会発表] ヨコヅナクマムシの新規クロマチンタンパク質S261によるDNA 断片化の抑制 (2013)
  • 著者名/発表者名: 橋本拓磨、斎藤裕樹、尾山大明、秦裕子、桑原宏和、堀川大樹、豊田敦、片山俊明、荒川和晴、藤山秋佐夫、久保健雄、國枝武和
  • 学会等名: 極限環境生物学会第14回年会
  • 発表場所: 神奈川県・川崎
• [学会発表] 高い放射線耐性を示すヨコヅナクマムシの新規クロマチンタンパク質S261の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 橋本拓磨、斎藤裕樹、尾山大明、秦裕子、桑原宏和、堀川大樹、豊田敦、片山俊明、荒川和晴、藤山秋佐夫、久保健雄、國枝武和
  • 学会等名: 日本放射線影響学会第56回大会
  • 発表場所: 青森県・青森
• [学会発表] 高い放射線耐性を示すヨコヅナクマムシの新規クロマチンタンパク質S261の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 橋本拓磨、斎藤裕樹、尾山大明、秦裕子、桑原宏和、堀川大樹、豊田敦、片山俊明、荒川和晴、藤山秋佐夫、久保健雄、國枝武和
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 兵庫県・神戸
• [学会発表] Proteomic analysis of chromatin fraction in an anhydrobiotic tardigrade, Ramazzottius varieornatus (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Hashimoto, Y. Saito, M. Oyama, H. Kozuka-Hata, H. Kuwahara, D. D. Horikawa, A. Toyoda, T. Katayama, K. Arakawa, A. Fujiyama, T. Kubo, T. Kunieda
  • 学会等名: 29th RBC-NIRS International Symposium
  • 発表場所: 京都府・京都
• [図書] 極限環境生命―生命の起源を考え、その多様性に学ぶ (2014)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 政博, 鳴海 一成, 佐藤 孝子, 中村 聡, 東端 啓貴, 國技 武和, 為我井 秀行, 道久 則之, 伊藤 隆
  • 総ページ数: 220
  • 出版者: コロナ社
• [備考] くまむし研究グループ
  • URL: http://www.biol.s.u-tokyo.ac.jp/users/saibou/kuma/
• [備考] ヒト培養細胞の放射線耐性を向上させる新規タンパク質をクマムシのゲノムから発見
  • URL: https://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/press/2016/5001/
• [産業財産権] DNA傷害抑制剤 (2015)
  • 発明者名: 國枝武和、橋本拓磨
  • 権利者名: 國枝武和、橋本拓磨
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2015-032209
  • 出願年月日: 2015-02-20