2017 Fiscal Year Research-status Report
環境や生体内生成のN-ニトロソアミンの光化学反応解析とその遺伝毒性・細胞機能影響
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15K00556
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
有元 佐賀惠 岡山大学, 医歯薬学総合研究科, 准教授 (90212654)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木村 幸子 兵庫県立大学, 環境人間学部, 准教授 (70225035)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 光遺伝毒性 / 光活性化 / N-ニトロソプロリン / NOラジカル / cGMP / DNA傷害 / 変異スペクトラム / N-ニトロサミン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
環境などから体内に取り込まれたN-ニトロサミンや生体内で生成したN-ニトロソアミノ酸が全身循環して皮膚に達し、日光などの光照射により反応して、活性酸素種・NOラジカル・アルキルラジカルなどを生じ、光遺伝毒性・変異・蛋白機能傷害を起こす可能性を明らかにすることを目標として、次の研究を行った。
皮膚モデルとして、ヒト由来表皮角化細胞HaCaTに対する、N-ニトロソプロリン(NPRO)のUVA光反応を解析した。NPRO存在下、UVA照射したHaCaT細胞内のcGMP量は、対照と比べ有意に増加した。光反応によるNO放出でcGMPの関与するシグナル伝達を擾乱している可能性がある。
NPRO+UVAの光反応によるDNA付加体形成を、LCMSMS解析を行った結果、NPROの光反応でDNAに6種類の新規付加体を見出した。嫌気性条件において、DNAへのアルキル付加体形成量が増加したので、NPROの光反応は主に活性酸素を経由しないType I機構で起こると考えられ、体内などの嫌気性条件下でもNPROの光遺伝毒性反応は起きうることが分かった。また、水環境に加えて疎水環境でもNPROが光遺伝毒性を示した。NPRO+UVAが誘起する突然変異のスペクトラムをM13mp2ファージで解析したところ、GC→TAとGC→CGのトランスバージョンが47％を占め、GC→CGの変異割合が増加した。変異の原因として、NPRO+UVA処理によるG付加体が考えられる。また、Aをホットスポットとする変異が観察された。
さらに、NPRO以外のN-ニトロサミンとしてN-ニトロソピロリジン(NPYR)、N-ニトロソモルホリン(NMOR) を含む環境化学物質の光遺伝毒性研究を行った。NPYRのHaCaT細胞への光遺伝毒性を見出した。また、高分子重合開始剤で注射薬中の残存が検出されているMTMPが光変異原性を示すことを見出した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の目的とするN-ニトロサミンやN-ニトロソアミノ酸が光照射により光遺伝毒性・変異・蛋白機能傷害を起こす可能性について研究を行い、おおむね順調に推移している。すなわち、(i) N-ニトロソアミノ酸の一つ N-ニトロソプロリン(NPRO)のUVA反応により、表皮由来培養細胞内でcGMP量の変動を起こすことを明らかとし、cGMPを介するシグナル伝達とタンパク機能に対する光活性化NPROによる擾乱を明らかとした。(ii) N-ニトロソプロリンのUVA反応による光遺伝毒性機構を進めた。これまでにNPROの光反応でDNAにグアニンおよびアデニンに対する6種類の新規付加体を形成することを見出した。DNAの酸化障害並びにアルキル化傷害の反応機構を解析し、むしろ嫌気条件で反応が進むことからType Iの光反応機構であることを明らかとした。(iii) NPROの光活性化が水環境に加え疎水環境下でも起きることを明らかとした。（iv）NPRO+UVA処理により、M13mp2ファージにGC塩基を主な標的として突然変異が起こり、特にGCから CGへの変異割合の増加することを見出した。(v)NPRO以外のN-ニトロサミンを含む環境化合物や医薬品混在物に対する、光反応による遺伝毒性影響を明らかとした。
以上、研究目的に沿い、H27-29 の計画の主な部分ついて達成している。また、成果公表のため、国内学会発表5回、国際学会発表4回行っている。また、雑誌論文(査読付き)も1編掲載された。以上より、順調に成果をあげていると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究をさらに進め、N-ニトロサミンやN-ニトロソアミノ酸の光活性化反応の解析を行い、その光遺伝毒性・変異・蛋白機能傷害を明らかとするため、次に研究を行う。
(i) N-ニトロソプロリン(NPRO)の光反応によるヒト表皮由来細胞における、cGMPなどのシグナル伝達系蛋白変動とそれに引き続くタンパクや酵素活性への影響を解明する。NPRO用量依存性、UVA照射量依存性などの反応解析をおこなうとともに、放出するNO量とcGMP変動量との量的関係を明らかとする。また、シグナル伝達の次の段階への影響を解析する。
(ii) NPROやN-ニトロソピロリジン(NPYR)などのN-ニトロサミンを太陽光,UVA,UVB等で照射し、共存する核酸塩基、DNAならびに蛋白に対する酸化的反応やアルキル化等の付加体形成、DNA切断などの反応を解析し、光反応により生成した損傷核酸や蛋白の構造をUV検出、LCMSMS, NMRなどの機器分析により解析する。それら損傷による、遺伝毒性影響を解析するとともに、タンパク発現変動および酵素活性変動測定を通して、総合的な光毒性を明らかにする。また、細胞内の酸化ストレス応答・DNA修復・細胞死誘導への影響を明らかにする。
(iii) N-ニトロサミンを含む環境化合物についても、光遺伝毒性の研究を進める。
(iv) ヘアレスマウス皮膚におけるN-ニトロサミンの光活性化による遺伝毒性・皮膚炎症を解析し、表皮細胞におけるDNA損傷・タンパク損傷・シグナル伝達異常等を解析する。N-ニトロサミンの塗布部・溶媒塗布部、並びに光照射部と非照射の、それぞれの皮膚表皮細胞におけるDNA損傷・皮膚炎症等を比較・解析する。マウスでの成果と、ヒト由来皮膚角化細胞を用いた光遺伝毒性系で光遺伝毒性や細胞内影響を研究成果と、比較研究を行う。
以上の成果を取りまとめ、論文発表および学会報告する。
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| Causes of Carryover |
理由
研究が順調に推移したため、次年度に研究を深めるために残額を消耗品などの物品費に残した方が良いと判断した。旅費については、次年度に成果発表するとともに、研究情報収集するために、次年度使用に残した方が良いと判断した。また、論文英文校正のための人件費などの論文投稿費用などについても、次年度に成果発表するために、次年度使用に残した方が良いと判断した。
（使用計画）
物品費は、実験研究するための試薬や器具購入費にあてる計画である。旅費は研究成果の公表と研究情報収集のため使用する。人件費その他は、論文投稿費用に使用する。
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Research Products
(4 results)
