放射線および活性酸素が誘発する塩基損傷の修復酵素の同定と機能解析

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13780432
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 張 秋梅 京都大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (00260604)
• Keywords: 放射線 / 活性酸素 / 塩基損傷 / 塩基除去修復 / DNAグリコシラーゼ / 突然変異 / 8-オキソグアニン / 5-フォルミルウラシル

Research Abstract

放射線や活性酸素によって数種類のチミンの酸化的損傷が生じる.5,6-二重結合へのOHラジカルの付加反応によって主にチミングリコール(Tg)が生じるが、メチル基へのOHラジカルの反応では最終的に5-フォルミルウラシル(5-foU)および5-ヒドロキシメチルウラシル(5-hmU)が生成する.私たちの研究室では数年前から、5-foUおよび5-hmUの修復酵素の研究を行ってきた.大腸菌では、MutM、NthおよびNeiタンパク質がこれらの損傷を認識するDNAグリコシラーゼの活性を持つことを明らかにしてきた.ヒト細胞のcrude extractには少なくとも2種類の異なる5-foU-DNAグリコシラーゼ活性を検出したが、そのうちの1つは大腸菌NthのホモログhNTH1であると同定できた.さらに、精製したhNTH1タンパク質は5-foUを含むオリゴヌクレオチドを損傷部位で切断する酵素活性を持つことを証明した.最近、Hazra(2002)およびTakao(2002)らによって、大腸菌Neiタンパク質のホモログであるhNEIL1が同定された.私たちはヒトのhNEIL1遺伝子をクローニングし、大腸菌nthnei変異株の過酸化水素高感受性をcomplementする活性を持つことを明らかにした.さらに、hNEIL1遺伝子を持つ大腸菌のcrude extractを用いたtrappingの実験から、このタンパク質がDNAグリコシラーゼ/APリアーゼの活性を持つことを確かめた.精製したhNEIL1タンパク質は5-foU、5-hmU、Tgをそれぞれ持つオリゴヌクレオチドに強い修復活性を示すことも明らかにした.これらの結果は、ヒト細胞においてもhNTH1に加えてhNEIL1タンパク質もチミンの酸化的損傷に対して重要な役割を果たすことを示している.一方、このタンパク質と構造的なホモログであるhNEIL2は5-foUや5-hmUを修復する活性を持たないことも明らかにした.

Research Products

• [Publications] Q.-M.Zhang, S.Yonei: "Escherichia coli Nth and human hNTH1 DNA glycosylases are involved in removal of 8-oxoguanine from 8-oxoguanine/guanine mispairs in DNA"Nucleic Acids Research. 29. 1975-1981 (2002)
• [Publications] Q.-M.Thang, S.Yonei: "Characterization of 2-hydroxyadenine DNA glycosylase activity of Escherichia coli MutY protein"Intemational Journal of Radiation Biology. 78. 585-592 (2002)
• [Publications] Miyabe, I., Q.-M.Zhang, S.Yonei: "Identification of 5-formyluracil DNA glycosylase activity of human hNTH1 protein"Nucleic Acids Research. 30. 3443-3448 (2002)
• [Publications] Takao, M., Q.-M.Zhang, S.Yonei: "Mammalian Neil is a novel DNA glycosylase for backup repair of oxidative damage in Nth1-mice"Journal of Baological Chemistry. 277. 42205-42213 (2002)
• [Publications] Hori, M., S.Yonei, Q.-M.Zhang: "Identification of high excision capacity for 5-hydroxymethyluracil mispaired with guanine in DNA of Escherichia coli MutM, Nei and Nth DNA glycosylases"Nucleic Acids Rcseazvh. 31. 1191-1196 (2003)
• [Publications] Zhang, Q.-M., S.Yonei: "Ntg1 and Ntg2 proteins as a 5-formyluracil-DNA glycosylase/AP lyase in Saccharomyces cerevisiae"International Journal of Radiation Biology. (印刷中). (2003)