DNA二重鎖切断修復遺伝子欠損細胞を用いた細胞周期感受性/障害修復機構の検討

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11480139
• Research Institution: KYOTO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 内海 博司 京都大学, 原子炉実験所, 教授 (20025646)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 安平 進士 京都大学, 原子炉実験所, 助手 (90311729) ; 田野 恵三 京都大学, 原子炉実験所, 助教授 (00183468)
• Keywords: ニワトリ白血病細胞株 / DNA2重鎖切断 / 端末結合修復 / 相同組換修復

Research Abstract

本研究には、ニワトリBリンパ細胞株、つまり親株(DT40)、DNA二重鎖切断修復の相同組換修復系に関与するRad54遺伝子をノックアウトした細胞株(RAD54^<-/->)、非相同的末端連結修復系のKu70遺伝子をノックアウトした細胞株(KU70^<-/->)、この両遺伝子をダブルノックアウトした細胞株(RAD54^<-/->/KU70^<-/->)の4種の細胞を用いて、一つ一つの修復系が欠損するごとに放射線感受性になることや、細胞周期感受性の変動や分割照射回復における2種類のDSB修復系の関与を明らかにしてきた。
高線量域ではKuノックアウト細胞の方が親株より放射線抵抗性になった。修復酵素が欠損する方が抵抗性になる不思議な現象である。親株のS期やG2期のように2つの二重鎖切断修復系が同時に働く場合にはむしろ、NHEJ系のKuタンパクとHR系のRadタンパクが、二重鎖切断端をめぐって、競合して効率が落ちている可能性が推定された。この仮説を検討するため、NHEJ修復系のKuでは無く、タンパクDNAPKcsをノックアウト細胞を用いて検討した。DNAPKcsノックアウト細胞では、Kuタンパクが存在するので、DNA二重鎖切断端には結合するが、DNAPKcsが無いので、NHEJ系は働けないであろう。結果は、期待通り親株より感受性になった。KuタンパクがないKU70^<-/->細胞は、DNA二重鎖切断端を全てHR系が処理し、その修復効率が良いだけに、親株より生存率が良いと解釈される。更にこの考えを推し進めると、DNAPKcsとKu70遺伝子をノックアウトした細胞株を作れば、この細胞の表現型はKU70^<-/->細胞と同じになると期待される。この細胞は、KU70^<-/->細胞と全く同じ生存率を示した。以上の結果は、親株のS期/G2期にはHR系とNHEJ系のどちらを使ってDSBを修復するか、NHEJ系のKuタンパクとHR系のRadタンパクが競合していることが強く示唆した。

Research Products

• [Publications] H.Utsumi, K.Tano, M.Takata, S.Takeda, M.M.Elkind: "Requirement for repair of DNA Double-Strand Breaks by Homologous Recombination in Split-Dose Recovery"Radiat. Res.. 155. 680-686 (2001)
• [Publications] K.Tano, Y.Iwamatsu, S.Yasuhira, H.Utsumi, K.Takimoto: "Increase based change mutations at G : C pairs in Escherichia coli deficient in endonuclease III and VIII"Radiat. Res.. 42. 409-413 (2001)
• [Publications] Y.Yasuda, T.Musha, H.Tanaka, Y.Fujita, H.Fujita, H.Utsumi, et al.: "Inhibition of erythropoiethin signalling destroys xenografts of ovarian and uterine cancers in nude mice"Br. J. Cancer. 84(6). 836-843 (2001)
• [Publications] 内海博司: "DNA二本鎖切断修復と放射線効果"蛋白質・核酸・酵素. 46(8). 1089-1096 (2001)