放射線抵抗性細菌Deinococcus radioduransの生存戦略

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12480152
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 山本 和生 東北大学, 大学院・生命科学研究科, 教授 (20093536)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鳴海 一成 日本原子力研究所, イオンビーム生物応用研究部・バイオ技術研究室, 副主任研究員
• Keywords: D. radiodurans / 放射線耐性 / ゲノム安定性 / ゲノムDNA解読 / recA遺伝子 / 自然突然変異 / リファンピシン抵抗性 / 5-フルオロウラシル抵抗性

Research Abstract

真正細菌Deinococcus radioduransは、放射線滅菌した肉の缶詰の中から見つかった放射線に抵抗性の細菌の一つである。D. radioduransの放射線耐性機構を明らかにすることは、DNA修復機構を明らかにするだけでなく、D. radioduransの進化や環境適応の分子機構を明らかにすることにつながる問題である。本年はD. radioduransのゲノムの安定性の維持機構を理解するために、本細菌のゲノムDNA解読の結果をもとに、組換え修復RecA系に関する破壊株を作製し、recA欠損株での自然突然変異の生成機構について研究を行った。抗生物質リファンピシン抵抗性(Rif^R)を指標とする突然変異では、野生株でもrecA欠損株でも変異頻度は同じであった。Rif^R変異は、T→Gへの塩基置換に起因する突然変異で、従ってこの過程にはrecAの関係する組み換えは関与しないことが示された。次に5-フルオロウラシル抵抗性(5-FU^R)を指標にすると、野生株に比べて、recA欠損株では約1000倍の高い突然変異率を示した。5-FUはチミンの類似体であり、誤ってDNAに取り込まれると、致死につながる。5-FUの取り込み等に関係する遺伝子に変異が生じると、その結果抵抗性となる。従って、この変異では、塩基置換だけでなくどのような変異でも変異体として認識される。Rif^Rのような塩基置換だけを調べると野生株と同様の変異頻度を示し、5-FU^Rのように多様なスペクトルの変異を調べることができる場合は、recA株で高い変異頻度を示すことから、5-FU^Rでは塩基置換とは異なるタイプの突然変異即ち欠失などのゲノム不安定性の変異が生じていると考えられる。recA遺伝とゲノムの安定性についての研究を展開するのが今後の課題である。

Research Products

• [Publications] Kazumi Mashimo: "Roles of the RecJ and RecQ proteins in spontaneous formation of deletion mutations in the Escherichia coli K-12 endogenous tonB gene"Mutagenesis. (in press). (2003)
• [Publications] Tokuhisa Hirouchi: "Class II DNA photolyase gene from Oryza sativa ; Cloning the cDNA by dilution-amplification"Molecular and General Genetics. (in press). (2003)
• [Publications] Masaki Hori: "Identification of high excision capacity for 5-hydroxymethyluracil mispaired with guanine in DNA of Escherichia coli MutM, Nei and Nth DNA glycosylases"Nucleic Acids Research. 31. 1191-1196 (2003)
• [Publications] katsuya Satoh: "Characterization of RecA424 and RecA67O proteins from Deinococcus radiodurans"J. Biochemistry. 131. 121-129 (2002)
• [Publications] Yuki Nagata: "The roles of Klenow processing and flap processing activities of DNA polymerase I in chromosome instability in Escherichia coli K12 strains"Genetics. 160. 13-23 (2002)
• [Publications] Tatsuo Nunoshiba: "Mutagenic target for hydroxyl radicals generated in Escherichia coli mutant deficient in Mn-and Fe-superoxide dismutases and Fur, a repressor for iron-uptake systems"DNA Repair. 1. 411-418 (2002)
• [Publications] Hiroaki Terato: "Novel repair activities of AlkA (3-methyladenine DNA glycosylase II) and Endonuclease VIII for xanthine and oxanine, guanine lesions induced by nitric oxide and nitrous acid"Nucleic Acids Research. 30. 4975-4984 (2002)
• [Publications] Eiji Yamamura: "Characterization of spontaneous mutation in the soxRS strain of Escherichia coli"Journal of Radiation Research. 43. 195-203 (2002)
• [Publications] Zhen-Li Tu: "Effects of local irradiation with heavy ions on hemopoietic function of silkworm Bombyx mori"Journal of Radiation Research. 43. 269-275 (2002)