哺乳動物の突然変異制御機構

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09440255
• Research Institution: Fukuoka Dental College
• Principal Investigator: 関口 睦夫 福岡歯科大学, 歯学部, 教授 (00037342)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 伊東 理世子 福岡歯科大学, 歯学部, 助手 (10140865) ; 下川 英俊 福岡歯科大学, 歯学部, 助手 (50122792) ; 真田 正幸 福岡歯科大学, 歯学部, 講師 (40084264)
• Keywords: 活性酸素 / 酸化DNA損傷 / 遺伝子欠損マウス / 自然突然変異率 / 自然発がん / 遺伝子ターゲティング / 胃がん / DNA合成前駆体

Research Abstract

酸素は生命活動に必須であるが、その高い反応性のために種々の傷害を生体にもたらす。中でも遺伝子DNAの酸化損傷は深刻である。DNA損傷が起こらないようにしたり、たとえDNA損傷がおこってもそれを見つけて修復する機構をもつことによって生物ははじめて地球環境下で生存し続けることが可能になったと考えられる。本研究はその機構に関与する遺伝子を同定し、さらにその遺伝子を欠く細胞株やマウスを作製することによってその機構の生物学的意義を明確にしようとするものである。
そのような遺伝子の1つとして我々はMTH1を同定したが、その役割を明らかにするためその遺伝子をクローニングし、その配列に基いて遺伝子ターゲティングを行いMTH1遺伝子を欠くマウスES細胞を作出した。MTH1^<-/->の細胞は正常に増殖するが、その自然突然変異率は正常細胞に比べ約3倍高かった。MTH1を欠くES細胞を用いてさらにMTH1遺伝子をホモで欠損するマウスを作出した。このマウスは形態的には正常で、1年6ヶ月にわたって飼育した限りで特に大きな病変は認められなかった。しかしその時点で解剖して内部臓器を調べると約19%の頻度で胃にがんができていることがわかった。野生型マウスではこれまで調べた限り胃の腫瘍発生は認められなかった。これらの結果は酸化によって生じるDNA合成の異常の前駆体8-oxo-dGTPを排除するシステムが欠けると自然突然変異、ひいては自然発がんの頻度が上昇することを示しており、個体レベルの生命活動においてこのような機構が大きな役割を果たしていることを示している。

Research Products

• [Publications] H.Kawate: "Separation of killing and tumorigenic effects of an alkylating agnet in mice defective in two of DNA repair genes" Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.95. 5116-5120 (1998)
• [Publications] M.Kobayashi: "Potential of Escherichia coli GTP cyclohydrolase for hydrolyzing 8-oxo-dGTP,a mutagenic substrate for DNA synthesis." J.Biol.Chem.273. 26394-26399 (1998)
• [Publications] T.Otsubo: "Molecular cloning AtMMH,an Arabidopsis thabiara ortholog of the Escherichia coli mutM gene,and analysis of functional domain of itsproduct." Mol.Gen.Genet.259. 577-590 (1998)
• [Publications] H.Hayakawa: "Metabolic fate of oxidized guanine ribonucleotides in mammalian cells." Biochemistry. in press. (1999)
• [Publications] H.yakushiji: "Biochemical and physicochemical characterization of normal and variant forms of human MTH1 protein with antimugagenic activity." Mutat.Res.,. 384. 181-194 (1997)
• [Publications] F.Taddei: "Counteraction by MutT protein of transcriptional errors caused by oxidative damage." Science. 278. 128-130 (1997)
• [Publications] H.Oda: "Regulation of expression of the human MTH1 gene encoding 8-oxo-dGTPase:Alternative splicing of transcription products." J.Biol.Chem.272. 17843-17850 (1997)
• [Publications] H.Kawate: "Separation of killing and tumorigenic effects of an alkylating agnet in mice defective in two of DNA repair genes" Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.95. 5116-5120 (1998)
• [Publications] M.Kobayashi: "Potential of Escherichia coli GTP cyclohydrolase for hydrolyzing 8-oxo-dGTP,a mutagenic substrate for DNA synthesis." J.Biol.Chem.273. 26394-26399 (1998)
• [Publications] T.Otsubo: "Molecular cloning AtMMH,an Arabidopsis thabiara ortholog of the Escherichia coli mutM gene,and analysis of functional domain of itsproduct." Mol.Gen.Genet.259. 577-590 (1998)
• [Publications] H.Hayakawa: "Metabolic fate of oxidized guanine ribonucleotides in mammalian cells." Biochemistry. in press. (1999)
• [Publications] K.K.Singh: "Mitochondrial DNA mutations in aging,disease and cancer" Landes Bioscience, 255 (1998)
• [Publications] 関口 睦夫: "遺伝子工学" 朝倉書店, 225 (1998)