Formaldehyde induces superbulky DNA interstrand crosslinks
| Project/Area Number |
20K21850
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 63:Environmental analyses and evaluation and related fields
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| Research Institution | Osaka Metropolitan University (2022)
Osaka Prefecture University (2020-2021) |
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Principal Investigator |
中村 純 大阪公立大学, 大学院獣医学研究科, 客員研究員 (90804518)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松田 知成 京都大学, 工学研究科, 准教授 (50273488)
川西 優喜 大阪公立大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (70332963)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | アルデヒド / グリシドール / DNA鎖間架橋 / グリシドアルデヒド / ホルムアルデヒド / DNA蛋白クロスリンク / 鎖間架橋 / 質量解析 / マロンジアルデヒド |
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| Outline of Research at the Start |
ホルムアルデヒド（FA）によって産生されるハイブリッド型リジン付加体（M2FA）を含む蛋白がDNAに巨大鎖間架橋を作ること、さらにその架橋の遺伝毒性を明らかにする。（１）まず、M2FAが２本鎖DNAに鎖間架橋を作る条件を明らかにする。（２）その条件を用い、M2FAがDNAの鎖間架橋を作るメカニズムを質量解析を用いて解析する。（３）M2FAが付加した大型蛋白（ヒストン）とDNAを反応させることでDNAに巨大鎖間架橋が作られることを検討する。（４）培養細胞内でM2FAの架橋が作られることを明らかにする。（５）最後に、培養細胞を用いてM2FAの鎖間架橋が遺伝子変異を惹起するか否かを検討する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
2021年度の研究実績で報告したようにM2FAと塩基の付加体が検出されなかったことから恐らくM2FAの外環のアルデヒド基は蛋白のアミノ基とは反応するもののDNAの塩基のアミノ基とは反応し難いものと考えられた。そこで、生体内に存在する可能性があるFA以外のアルデヒドの中でこれまでほとんど研究されていないグリシドアルデヒド（GALD）によるDNA鎖間架橋（ICL）の形成メカニズムとその生物学的重要性について実験を行った。われわれは、グリシドールが体内の代謝を受けて２官能基を持つGALDが作られ、さらにICLを作る可能性があると仮説を立てて研究を行ってきた。 グリシドールはエポキシド構造をもつプロパノールである。ヒトは、職業暴露に加え、食用精製植物油や電子タバコのべーパーを介してグリシドールに暴露されている。2021年度の研究によりグリシドールと酵母由来のADHの反応によりGALDが産生されていることを質量解析にて確認した。GALDを正常なDNA修復機構を持つ培養細胞に曝露したところ、グリシドールと比較し細胞毒性が著しく高くなることを明らかにした。2022年度は、GALDをICLを修復する蛋白を欠損したファンコニー細胞に曝露したところ、野生型細胞に比較し細胞毒性が著しく高くなることを明らかにした。この結果はGALDがICLを惹起していることを強く示唆するものである。さらにエポキシ構造とアルデヒド基を持つGALDがヒトのアルデヒド脱水素酵素２（ALDH2）により代謝されることを明らかにすることができた。なお、2022年12月2日に行われた第45回日本分子生物学会年会のフォーラム（粒子状物質、化学物質が醸し出す細胞レベルの影響から全身影響への橋渡し）において研究内容を口頭発表した（演題タイトル：電子タバコのべーパーなどに含まれるグリシドールが代謝活性化されDNA鎖間架橋を誘導する）。
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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
2022年度は新型コロナウィルス感染症対策も落ち着いてきたことから飛躍的に研究実績が向上した。研究分担者との共同研究も順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
2023年度は次のような研究を行う予定である。
（1）グリシドールがヒトADHによりGALDに代謝活性化させることを明らかにする。
（2）GALDがDNA鎖間架橋をつくることをゲル塩基泳動を用いて明らかにする。
（3）GALDの解毒機構をさらに明らかにするとともにAldh2機能不全マウスのGALDに対する感受性を明らかにする。
（3）これらをまとめ国内外の学会で研究成果を発表するとともに、報告書を投稿する。
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Report
(3 results)
Research Products
(19 results)
