遺伝子ノックアウトを用いた放射線DNA切断修復過程の解明

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14580560
• Research Institution: IBARAKI UNIVERSITY
• Principal Investigator: 田内 広 茨城大学, 理学部, 助教授 (70216597)
• Keywords: DNA修復 / 相同組換え / 電離放射線 / 染色体不安定性 / 遺伝子ノックアウト

Research Abstract

放射線に被ばくした細胞内にはDNA二重鎖切断が生じる。DNA二重鎖切断の修復には、切断端を適当にプロセッシングして再結合する非相同末端結合と、複製後の姉妹染色分体などを用いて正確に修復する相同組換えの少なくとも2つの機構が存在する。放射線高感受性や染色体不安定性を示す常染色体劣性遺伝病、ナイミーヘン症候群(NBS)の原因遺伝子はNBS1遺伝子である。NBS1タンパクは754アミノ酸から成り、放射線によるDNA損傷修復に中心的に関わっているタンパクであると考えられている。NBS1タンパクはMRE11/RAD50と複合体を形成しDNA損傷部位に集まることが知られているが、DNA再結合反応における機能の詳細については明らかでない点も多い。代表者は、放射線によるDNA二重鎖切断の再結合過程におけるNBS1の機能を明らかにするために、ニワトリBリンパ球由来のDT40細胞を用いてNbs1遺伝子をノックアウトし、Nbs1欠損に起因する表現型を解析している。相同組換えの解析には、特定部位にDNA二重鎖切断を導入できるSCneoレポーターを用い、今年度は生じた相同組換え体の解析およびヒト細胞での解析も行った。その結果、Nbs1ノックアウト細胞では相同組換え頻度が低下するのみならず、染色体間での乗り換えを防ぐような「組換え中間体の正常な解消」ができなくなっていることがわかった。このことからNbs1が放射線によって生じたDNA二重鎖切断修復系路のうちでも相同組換え修復に中心的に機能していることが強く示唆された。さらにNBS患者細胞を用いた組換えレポーターによる相同組換え能の解析結果から、ヒトNBS1もDNA二重鎖切断の相同組換え修復に必須であるということが明らかとなった。

Research Products

• [Publications] Hama, S. 他: "p16 gene transfer increases cell killing with abnormal nucleation after ionizing radiation in glioma cells"British Journal of Cancer. 89. 1802-1811 (2003)
• [Publications] 飯島健太 他: "DNA二重鎖切断の相同組換えによる修復-関連するタンパクをめぐる最近の話題-"放射線生物研究. 38. 370-383 (2003)