| Project/Area Number |
20K12177
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 63020:Radiation influence-related
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| Research Institution | National Institutes for Quantum Science and Technology |
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Principal Investigator |
安田 武嗣 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子生命科学研究所, 主幹研究員 (60332269)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | 脱アセチル化 / 細胞死 / 速度論的同位体効果 / 量子 / DNA修復 / 転写 / アポトーシス / 重水 / DSB修復制御 / 量子トンネル効果 / RAD52 / SIRT3 / アセチル化 / 量子効果 / DNA損傷応答 / 非ヒストンタンパク質 / ヒストンアセチル化酵素 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、DNA損傷応答に関わる非ヒストンタンパク質の中で、p300およびCBPヒストンアセチル化酵素（HAT）によってアセチル化されることを同定している非ヒストンタンパク質のアセチル化修飾の役割を明らかにする。DNA修復や細胞死制御に関わる非ヒストンタンパク質のアセチル化修飾の役割について、細胞生物学的、生化学的、構造生物学的に明らかにする。これらの研究により、HATやヒストン脱アセチル化酵素（HDAC）による、非ヒストンタンパク質のアセチル化修飾が引き金となって誘導される反応により、細胞が生存や死へ向かう細胞応答の新規制御機構を解明する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
RAD52やヒストンに対する脱アセチル化の加水分解酵素反応について、反応溶液中の水を重水にすると反応速度が低下する速度論的同位体効果を検出していた。この現象は、量子トンネル効果など量子レベルのメカニズムと関連している。この現象と関連して、細胞を重水に晒すと、相同組換え修復、１本鎖アニーリング修復、非相同末端結合修復の、複数のDNA二重鎖切断（DSB）修復が阻害された。また、重水に晒した細胞は、ヒストンアセチル化の誘導が起こった。ヒストンアセチル化は転写と関連することから、細胞の転写についてRNA-seqによる解析を行なった結果、転写レベルが上昇している遺伝子が増えていた。転写が上昇していた遺伝子には、炎症や免疫などに関連している遺伝子群が存在していた。一方、転写レベルが減少しているものには、DNA修復に関わる遺伝子群が存在していた。さらに、重水によるDSB修復のメカニズムを解析したところ、重水に晒した細胞では、ATM、53BP1、BRCA1、RAD51など修復関連タンパク質のDSB部位への局在が阻害されていた。
DSB修復は細胞の生存に重要であることから、重水に晒した細胞では細胞死が誘導された。高線量放射線によるアポトーシス誘導と比較したところ、100%の重水によるアポトーシス誘導の方が強いという結果が得られた。一方、重水を通常の水で希釈すると、約1/10の希釈で試験管内の酵素化学反応についての同位体効果が消失し、細胞死誘導に対する影響も無くなった。以上の同位体水の影響に関する研究成果は、環境問題の観点からも重要な知見である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初、予定していた非ヒストンタンパク質のアセチル化修飾が引き金となって起こる反応の解析についてはやや遅れているが、関連する内容である量子レベルのメカニズムによる細胞死誘導について大いに進展して受賞したため、全体的には概ね順調に研究が進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
量子レベルのメカニズムに関して得られた研究成果を論文で報告する。細胞の生死選択性に非ヒストンタンパク質のアセチル化が与える影響について、アセチル化部位変異体を用いて解析する。
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