DNA二重鎖切断の認識・修復の分子機構に基づく放射線感受性予測・制御の新戦略体系

• Project/Area Number: 17689036
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Radiation science
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology (2006-2007); The University of Tokyo (2005)
• Principal Investigator: 松本 義久 Tokyo Institute of Technology, 原子炉工学研究所, 准教授 (20302672)
• Project Period (FY): 2005 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥29,250,000 (Direct Cost: ¥22,500,000、Indirect Cost: ¥6,750,000); Fiscal Year 2007: ¥9,490,000 (Direct Cost: ¥7,300,000、Indirect Cost: ¥2,190,000); Fiscal Year 2006: ¥9,490,000 (Direct Cost: ¥7,300,000、Indirect Cost: ¥2,190,000); Fiscal Year 2005: ¥10,270,000 (Direct Cost: ¥7,900,000、Indirect Cost: ¥2,370,000)
• Keywords: DNA二重鎖切断修復 / DNAプロテインキナーゼ / XRCC4 / XLF / タンパク質リン酸化 / 放射線治療 / 放射線感受性 / 放射線増感 / がん放射線治療 / DNA依存性プロテインキナーゼ / XLF(Cernunnos) / 癌放射線治療 / 放射線障害 / DNA修復 / DNA-PK / リン酸化状態特異的抗体

Research Abstract

1.DNA-PKの真の基質とリン酸化の意義を明らかにするため、これまで検討を続けてきたXRCC4と2006年に新規に発見された分子XLF/Cernunnosについて重点的な検討を行った。XRCC4については、昨年度までの研究で明らかになった部位3カ所の他に、新たに1カ所が同定された。この部位については、文献情報等から他の修復酵素との相互作用に関わる可能性が考えられる。XLFについては2カ所のリン酸化部位が同定された。これら3カ所についてリン酸化状態特異的抗体を作製した。
2.これまでに、XRCC4が放射線照射後にクロマチンに結合している状態を捉まえる方法を確立した。本年度は、siRNA、阻害剤などを用いてXRCC4の損傷クロマチン結合機構を解析した結果、DNA-PK及び類縁酵素のATMは結合に必要ではないことが分かった。このXRCCクロマチン結合カイネティクスは極めて早く、2Gy照射の場合、直後にピークとなり、30分後にはほとんどもとの状態に戻る。更に、定量的解析の結果、クロマチン結合XRCC4はDNA二重鎖あたり1個から数個と見積もられた。従って、この方法はin vivoでのDNA二重鎖切断修復反応を反映する迅速で微量の反応を捉えるのに優れていると考えられる。また、この方法を利用して、クロマチンごとXRCC4を精製した。この成分を明らかにすることにより、NHEJによるDNA二重鎖切断修復の全体像理解の進展が期待される。
3.これまでの研究で、ヒト末梢血リンパ球のDNA-PK活性には大きな個人差があり、がん患者では健常人に比べて低い傾向が観察されていた。その機構について、DNA-PKcs、Ku86、Ku70に共通する転写調節機構の存在が示唆されていた。本年度、バイオインフォマティクスを加えた検討により、細胞周期節に関わるE2F がこの制御に関わっていることが示唆されていた。

Research Products

• [Journal Article] Negative regulation of MEKK1/2 signaling by Serine-Threonine kinase 38 (STK38). (2008)
  • Author(s): Enomoto, A. et. al.
  • Journal Title: Oncogene 27 Pages: 1930-1938
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Immunohistochemical analysis of Ku70/86 expression of breast canncer tissues. (2007)
  • Author(s): Someya, M. et. al.
  • Journal Title: Oncology Reports 18 Pages: 1483-1487
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Free radical scavenger edaravone suppresses X-ray-induced apoptosis through p53 inhibition in MOLT-4 cells. (2007)
  • Author(s): Sasano, N. et. al.
  • Journal Title: Journal of Radiation Research 48 Pages: 495-504
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Association of DNA-PK activity and radiation-induced NBS1 foci formation in lymphocytes with clinical malignancy in breast cancer patients. (2007)
  • Author(s): Someya, M. et. al.
  • Journal Title: Oncology Reports 18 Pages: 873-878
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] cDNA analysis of gene expression associated with DNA-dependent protein kinase activity. (2007)
  • Author(s): Sakata, K. et. al.
  • Journal Title: International Journal of Oncology 30 Pages: 413-420
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] cDNA analysis of gene expression associated with DNA-dependent protein kinase activity. (2007)
  • Author(s): Sakata, K., Yamamoto, H., Matsumoto, Y., Someya, M., Hareyama, M.
  • Journal Title: International Journal of Oncology 30 Pages: 413-420
• [Journal Article] Suppression of anchorage-independent growth by expression of ataxia-telangiectasia group D complementing gene, ATDC. (2006)
  • Author(s): Hosoi, Y.^*, Kapp, L.N., Murnane, J.P., Matsumoto, Y., 他3名
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications 348 Pages: 728-734
• [Journal Article] Asscociation of ionizing radiation induce foci of NBS1 with chromosomal instability and breast cancer susceptibility. (2006)
  • Author(s): Someya, M., Sakata, K.^*, Tauchi, H., Matsumoto, Y., 他3名
  • Journal Title: Radiation Research 166 Pages: 575-582
• [Journal Article] The association of DNA-dependent protein kinase activity with chromosomal instability and risk of cancer. (2006)
  • Author(s): Someya, M., Sakata, K.^*, Matsumoto, Y., 他7名
  • Journal Title: Carcinogenesis 27 Pages: 117-122
• [Journal Article] Src tyrosine kinase inhibitor PP2 suppresses ERK1/2 activation and epidermal growth factor receptor transactivation by X-irradiation. (2006)
  • Author(s): Li, Z., Hosoi, Y.^*, Cai, K., Tanno, Y., Matsumoto, Y., 他4名
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications 342 Pages: 363-368
• [Journal Article] Heterogeneous expression of DNA-dependent protein kinase in esophageal cancer and normal epithelium. (2006)
  • Author(s): Tonotsuka, N., Hosoi, Y^*, Miyazaki, S., Miyata, G., Sugawara, K., Mori, T., Ouchi, N., Satomi, S., Matsumoto Y., 他3名
  • Journal Title: International Journal of Molecular Medicine 18 Pages: 441-447
• [Journal Article] Not at the end of DNA double-strand break repair : 新たに発見されたDNA二重鎖切断修復の重要分子XLF/Cernunnos (2006)
  • Author(s): 松本義久
  • Journal Title: 放射線生物研究 41 Pages: 325-331
  • NAID: 40015127380
• [Journal Article] DNA切断センサーDNA-PKの性質と機能に関する研究-その成果は癌診断・治療にいかに生かせるか? (2006)
  • Author(s): 松本義久
  • Journal Title: 癌と人 33 Pages: 31-32
  • NAID: 120005223405
• [Journal Article] The association of DNA-dependent protein kinase activity with chromosomal instability and risk of cancer. (2006)
  • Author(s): Someya, M., Sakata, K., Matsumoto, Y., 他7名
  • Journal Title: Carcinogenesis 27(1) Pages: 117-122
• [Journal Article] DNA二重鎖切断センサー:DNA依存性プロテインキナーゼ(DNA-PK)機能研究の現状と課題 (2005)
  • Author(s): 松本 義久
  • Journal Title: 放射線生物研究 40(2) Pages: 82-108
  • NAID: 40006828259
• [Journal Article] Prognostic significance of Ku70 protein expression in patients with advanced colorectal cancer. (2005)
  • Author(s): Komuro, Y., Watanabe, T., Hosoi, Y, Matsumoto, Y.他3名
  • Journal Title: Hepato-Gastroenterology 52 Pages: 995-998
• [Presentation] The role of protein phosphorylation by DNA-PK in DNA double-strand break repair. (2007)
  • Author(s): Matsumoto, Y. et. al.
  • Organizer: 第30回日本分子生物学会年会第80回日本生化学会大会合同大会
  • Place of Presentation: 横浜(パシフィコ横浜)
  • Year and Date: 2007-12-13
• [Presentation] DNA依存性プロテインキナーゼ(DNA・PK)の真の基質と機能 (2007)
  • Author(s): 松本 義久
  • Organizer: 日本放射線影響学会第50回大会
  • Place of Presentation: 千葉(幕張メッセ)
  • Year and Date: 2007-11-16
• [Presentation] DNA損傷応答におけるXRCC4タンパク質の調節機構 (2007)
  • Author(s): 松本 義久
  • Organizer: 日本癌学会
  • Place of Presentation: 横浜(パシフィコ横浜)
  • Year and Date: 2007-10-05
• [Book] 放射線医科学-生体と放射線・電磁波・超音波 (2007)
  • Author(s): 大西 武雄, 松本 義久他
  • Total Pages: 148
  • Publisher: 学会出版センター
• [Remarks]
  • URL: http://www.nr.titech.ac.jp/~yoshim/