酸素ラジカルに起因する自然突然変異とその抑制の分子機構

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05454639
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 真木 寿治 東京大学, 分子細胞生物学研究所, 助教授 (20199649)
• Keywords: 大腸菌 / 分子生物学 / ミューテーター / ミスマッチ修復 / DNA複製

Research Abstract

本研究の目的は、酸素ラジカルによる自然突然変異の発生とその抑制機構を実証することにある。本年度は大腸菌のミューテーター変異株を用いたin vivoの解析を主として行ない、以下のことが明らかになった。
1.酸素ラジカルに起因する突然変異を抑制する機構の解明
mutT変異株でG:C→T:A変異が誘発されないことから、鋳型DNA上のdCに対して取り込まれた8-OH-dGを特異的に除去するミスマッチ修復が存在すると予想された。G:C→T:Aのみを誘発するミューテーター変異株の解析から、mutMとmutYの二つの遺伝子がG:C→T:A変異の抑制に関与しており、これら二つの遺伝子産物が8-OH-dGの除去を行なうミスマッチ修復酵素として働いている可能性が考えられた。そこで、これら三つのミューテーター変異の組み合わせにより二重あるいは三重変異株を作成し、それぞれの自然突然変異頻度とどのような種類の変異を誘発するのかを調べた。その結果、上記の三重変異株ではG:C→T:A変異の頻度が極めて高いレベルになること、mutT mutMの二重変異株ではDNA中の8-OH-dG含量が野生株に比較して有意に上昇していることが見いだされた。これらのことから、大腸菌細胞内では酸素ラジカルによって生じた8-OH-dGTPおよびDNA中の8-OH-dGが自然突然変異の原因の一つとなっていること、さらに細胞にはそれぞれの変異原性損傷を排除・修復する機能が存在することが明らかになった。
2.in vitro oriC plasmid DNA複製系での8-OH-dGTPが誘発する突然変異の解析
全て精製したタンパク質で再構成されたin vitro DNA合成系での突然変異の生起を解析する系を構築し、この系に8-OH-dGTPを加えたときに誘発される変異について解析を行なった。その結果、極く微量の8-OH-dGTPを加えた場合でも高頻度で突然変異が誘発され、さらにこの系に精製したMutTタンパク質を加えると8-OH-dGTPによる変異誘発が抑制された。

Research Products

• [Publications] Sakumi,K.: "Cloning and expression of cDNA for a human enzyme that hydrolyzes 8-oxo-dGTP,a mutagenic substrate for DNA synthesis." Journal of Biological Chemistry. 268. 23524-23530 (1993)
• [Publications] Belguise-Valladier,P.: "Effect of single DNA lesions on in vitro replication with DNA polymerase III holoenzyme." Journal of Molecular Biology. (発表予定). (1994)
• [Publications] Ito,T.: "Roles of transcription and repair in alkylation mutagenesis." Mutation Research. (発表予定). (1994)