遺伝子改変マウスをモデルとしたDNA塩基除去修復欠損の分子病態解明

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16390119
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 土本 大介 九州大学, 生体防御医学研究所, 助手 (70363348)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中別府 雄作 九州大学, 生体防御医学研究所, 教授 (30180350)
• Keywords: 酸化ストレス / 8-オキソグアニン / 神経変性 / パーキンソン病 / ハンチントン舞踏病 / ミトコンドリアゲノム / 核ゲノム / 細胞死

Research Abstract

本研究では、活性酸素による酸化あるいは脱アミノ化で生じた異常塩基や異常ヌクレオチドの細胞内蓄積がどのように生体障害を引き起こすか、また細胞はどのようにそれに応答するのか、そして個体レベルで脳機能や免疫機能などにどのように影響しているかを、各種遺伝子欠損マウス及び細胞を用いて解析する。特に、核とミトコンドリアゲノムやRNAにおけるこれら異常塩基の蓄積、さらにヌクレオチドプールへの異常ヌクレオチドの蓄積に注目して解析している。平成18年度は主に次のような成果を挙げた。
(1)核酸の酸化損傷の蓄積が、細胞においては突然変異誘発や細胞周期停止、細胞死を引き起こし、個体レベルではパーキンソン病などの脳機能障害を始めとする広範な生命機能の障害をもたらすことを遺伝子改変マウスを用いて明らかにした。
(2)ヒトゲノムには恒常的に酸化損傷が存在する部位が多数存在することを明らかにし、さらにこの様なゲノム領域でDNAの組換えや塩基置換変異が頻発することから、ゲノムに蓄積した酸化損傷が個体レベルの遺伝情報の多様性の原動力となっている可能性を指摘した。
(3)酸化グアニンをDNAより切除するOGG1、ならびに酸化プリンヌクレオチドを分解するMTH1を各々欠損するマウス線維芽細胞株を樹立し、これらの細胞の酸化ストレス感受性と酸化ストレス誘発性細胞死のメカニズムについて解析し、核とミトコンドリアに蓄積した酸化損傷が各々独立して細胞死を引き起こすことを明らかにした。
(4)パーキンソン病患者の黒質ドパミンニューロンにおけるMUTYH遺伝子の発現の解析から、パーキンソン病の黒質ドパミンニューロン特異的に発現が亢進するスプライシングバリアントを見出した

Research Products

• [Journal Article] RNA Polymerase II bypasses 8-oxoguanine in the presence of transcription elongation factor TFIIS. (2007)
  • Author(s): Kuraoka, I., Suzuki, K., Ito, S., Hayashida, M., Seah, J., Kwei, M., Ikegami, T., Handa, H., Nakabeppu, Y., Tanaka,K
  • Journal Title: DNA Repair (印刷中)
• [Journal Article] Accumulation of 8-oxo-deoxyguanosine in Cardiovascular Tissues with the Development of Hypertension. (2007)
  • Author(s): Ohtsubo, T., Ohya, Y., Nakamura, Y., Kansui, Y., Furuichi, M., Matsumura, K., Fujii, K., Iida, M., Nakabeppu,Y.
  • Journal Title: DNA Repair (印刷中)
• [Journal Article] Significance of error-avoiding mechanisms for oxidative DNA damage in carcinogenesis. (2007)
  • Author(s): Tsuzuki, T., Nakatsu, Y., Nakabeppu, Y.
  • Journal Title: Cancer Sci (印刷中)
• [Journal Article] Oxidative Damage in Nucleic Acids and Parkinson's Disease. (2007)
  • Author(s): Nakabeppu, Y., Tsuchimoto, D., Yamaguchi, H., Sakumi, K.
  • Journal Title: J.Neurosci.Res. 85・5 Pages: 919-934
• [Journal Article] Mutagenesis and carcinogenesis caused by the oxidation of nucleic acids. (2006)
  • Author(s): Nakabeppu, Y., Sakumi, K., Sakamoto, K., Tsuchimoto, D., Tsuzuki, T., Nakatsu,Y.
  • Journal Title: Biol.Chem. 387・4 Pages: 373-379
• [Journal Article] Recognition of Nucleotide Analogs Containing the 7,8-Dihydro-8-oxo Structure by the Human MTH1 Protein. (2006)
  • Author(s): Kamiya, H., Cadena-Amaro, C., Dugue, L., Yakushiji, H., Minakawa, N., Matsuda, A., Pochet, S., Nakabeppu, Y., Harashima,H.
  • Journal Title: J.Biochem. 140・6 Pages: 843-849
• [Journal Article] Crystallization and preliminary X-ray analysis of human MTH1 complexed with two oxidized nucleotides, 8-oxo-dGMP and 2-oxo-dATP. (2006)
  • Author(s): Nakamura, T., Kitaguchi, Y., Miyazawa, M., Kamiya, H., Toma, S., Ikemizu, S., Shirakawa, M., Nakabeppu, Y, Yamagata, Y.
  • Journal Title: Acta Crystallograph.Sect.F.Struct.Biol.Cryst.Commun. 62・12 Pages: 1283-1285
• [Journal Article] MTH1, an oxidized purine nucleoside triphosphatase, protects the dopamine neurons from oxidative damage in nucleic acids caused by 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine. (2006)
  • Author(s): Yamaguchi, H., Kajitani, K., Dan, Y., Furuichi, M., Ohno, M., Sakumi, K., Kang, D., Nakabeppu,Y.
  • Journal Title: Cell Death Differ. 13・4 Pages: 551-563
• [Journal Article] A genome-wide distribution of 8-oxoguanine correlates with the preferred regions for recombination and single nucleotide polymorphism in the human genome. (2006)
  • Author(s): Ohno, M., Miura, T., Furuichi, M., Tominaga, Y., Tsuchimoto, D., Sakumi, K., Nakabeppu,Y.
  • Journal Title: Genome Res. 16・5 Pages: 567-575
• [Journal Article] Contrasting genome-wide distribution of 8-hydroxyguanine and acrolein-modified adenine during oxidative stress-induced renal carcinogenesis. (2006)
  • Author(s): Akatsuka, S., Aung, T.T., Dutta, K.K., Jiang, L, Lee, W.H., Liu, Y.T., Onuki, J., Shirase, T., Yamasaki, K., Ochi, H., Naito, Y., Yoshikawa, T., Kasai, H., Tominaga, Y., Sakumi, K., Nakabeppu, Y., Kawai, Y., Uchida, K., Yamasaki, A., Tsuruyama, T., Yamada,Y., Toyokuni,S.
  • Journal Title: Am.J.Pathol. 169・4 Pages: 1328-1342
• [Journal Article] Up-regulation of hMUTYH, a DNA repair enzyme, in the mitochondria of substantia nigra in Parkinson's disease. (2006)
  • Author(s): Arai, T., Fukae, J., Hatano, T., Kubo, S., Ohtsubo, T., Nakabeppu, Y., Mori, H., Mizuno, Y, Hattori,N.
  • Journal Title: Acta Neuropathol. 112・2 Pages: 139-145
• [Journal Article] The GT to GC single nucleotide polymorphism at the beginning of an altemative exon 2C of human MTH1 gene confers an amino terminal extension that functions as a mitochondrial targeting signal. (2006)
  • Author(s): Sakai, Y., Oda, H., Yoshimura, D., Furuichi, M., Kang, D., Iwai, S., Hara, T., Nakabeppu,Y.
  • Journal Title: J.Mol.Med. 84・8 Pages: 660-670
• [Journal Article] MTH1,an oxidized purine nucleoside triphosphatase,prevents the cytotoxicity and neurotoxicity of oxidized purine nucleotides. (2006)
  • Author(s): Nakabeppu, Y., Kajitani, K., Sakamoto, K., Yamaguchi, H., Tsuchimoto,D.
  • Journal Title: DNA Repair 5・7 Pages: 761-772
• [Book] Prevention of the mutagenecity and cytotoxicity of oxidized purine nuckeotides,In Oxidative Damage to Nucleic Acids. (2007)
  • Author(s): Nakabeppu, Y., Behmanesh, M., Yamaguchi, H., Yoshimura, D., Sakumi, K.
  • Total Pages: 14
  • Publisher: Georgetown,TX. : Landes Bioscience/Eurekah