放射光による突然変異誘発とDNA塩基配列変化のスペクトル

• Project/Area Number: 03680185
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 放射線5生物学
• Research Institution: National Cancer Center Research Institute and Research Center for Innovative Oncology, National Cancer Center Hospital East
• Principal Investigator: 宗像 信生 国立がんセンター, 研究所・放射線研究部, 室長 (50100152)
• Project Period (FY): 1991 – 1993
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1993)
• Budget Amount: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000); Fiscal Year 1993: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000); Fiscal Year 1992: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000); Fiscal Year 1991: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
• Keywords: 放射光 / 突然変異 / 塩基置換 / 軟X線 / 胞子 / 枯草菌胞子 / PCR-SSCP法 / 枯草菌 / DNA塩基配列 / 真空紫外線

Research Abstract

本研究では、放射光の利用によってはじめて可能になった、X線から紫外線にわたる広大な波長領域の単色光子の生物効果を、誘発突然変異体におけるDNA塩基配列変化に着目して解析した。そのために枯草菌から多数の突然変異体を分離してそのDNA塩基配列を調べる簡便な実験系を樹立した。この系では、各種放射線を照射された胞子から、ナリジキシン酸抵抗性の突然変異体を分離し、それぞれの菌株からDNAを抽出し、gyrA遺伝子の5〓末端の一部をポリメラーゼ連鎖反応によって増幅させ、えられたDNA断片を加熱により単鎖として、ポリアクリルアミドゲル電気泳動し、泳動パターンの比較により、タイピングする(PCR-SSCP法)。現在までに18タイプのgyrAアリルが見つかり、それぞれが特定の塩基配列変化を示した。この方法により、約950株の突然変異体の配列解析を行った。このうち8タイプは、一塩基置換であり、GC対からAT対への変化によるタイプ1とタイプ2が最も多く、これは紫外線、ガンマ線、放射光の真空紫外線、軟X線とも同様であった。約200株の放射光照射によって誘発された突然変異体で特殊なのは、残りの8タイプの二ないし三の連続した塩基対が一時に変化したものであった。このうち、カルシウム原子およびリン原子のK殻電子の共鳴吸収ピーク波長によって、タイプ14(GAAからACT)および、タイプ7(GAからAT)、8(TCからAT)、10(CAからTG)、11(TCAからGTT)、12(CAからTT)および15(TGからCA)が発見された。以上の結果から、放射光からの軟X線照射によって、細菌胞子に誘発される突然変異の大多数は、他の放射線源、ガンマ線や紫外線によるものと共通しているが、稀に連続した二および三塩基の変化を起こす事がある。これは、特にリン原子のK吸収端をふくむ長波長の軟X線領域で著しく、オジェ電子による高密度の電離による特異的なDNA損傷を示唆する。

Research Products

• [Publications] Munakata,N.et al.: "Inactivation action spectra of Bacillus subtilis spores with monochromatic soft X rays (01-06nm)of synchrotron radiation" Radiation Research. 131. 72-80 (1992)
• [Publications] Munakata,N.et al.: "Molecular identification of thirteen gyrA mutations conferring nalidixic acid resistanc in B subtilis" Molecular and General Genetics. (accepted). (1994)
• [Publications] 宗像,信生: "放射光のよる生物効果の作用スペクトル:細菌胞子の研究。" 放射光. 5. 27-40 (1992)
• [Publications] Munakata,N.: "Action spectra for inactivation and mutagenesis of B.subtilis spores in wavelength ranges between 0.1 to 300nm." Synchrotron Radiation in Life Sciences. (accepted). (1994)
• [Publications] Munakata,N.,Saito,M.,Hieda,K.: "Inactivation action spectra of Bacillus subtilis spores in extended ultraviolet wavelengths (50-300nm) obtained with synchrotron radiation." Phtochemistry and Photobiology. 54. 761-768 (1991)
• [Publications] Munakata,N.,Hieda,K.,Usami,N.Yokoya,A.,Kobayashi,K.: "Inactivation action spectra of Bacillus subtilis spores with monochromatic soft X rays (0.1-0.6nm) of synchrotron radiation." Radiation Research. 131. 72-80 (1992)
• [Publications] 宗像 信生: "放射光による生物効果の作用スペクトル:細菌胞子の研究。" 放射光. 5. 143-156 (1992)
• [Publications] Munakata,N.: "Action spectra for inactivation and mutagenesis of Bacillus subtilis spores in wavelength ranges between 0.1 to 300nm." in “Synchrotron Radiation in Life Sciences"(Oxford University Press). (1993)
• [Publications] Munakata,N.,Saito,M.,and Hieda,K.: "Inactivation Action spectra of Bacillus subtilis Spores in Extended Ultraviolet Wavelengths (50-300 nm)Obtained with Synchrotron Radiation." Photochemistry and Photobiology. 54. 761-768 (1991)
• [Publications] Morohoshi,F.,Hayashi,K.,and Munakata,N.: "Molecular Analysis of Bacillus subtilis ada Mutants Deficient in the Adaptive Response to Simple alkylating Agents." Journal of Bacteriology. 173. 7834-7840 (1991)