2016 Fiscal Year Annual Research Report
高い放射線耐性を持つ動物クマムシの放射線防護メカニズムの解析
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16H02951
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
國枝 武和 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (10463879)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | クマムシ / 放射線耐性 / DNA防護 / 酸化ストレス / 細胞周期 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、高い放射線耐性を持つヨコヅナクマムシを材料に新規な放射線防護メカニズムの解明を目指している。本年度は、おもにクマムシに固有な新規DNA防護タンパク質であるDsupについてその防護メカニズム、性状、細胞に与える影響について解析を進めた。
高い放射線耐性を持つヨコヅナクマムシ固有のタンパク質Dsupは、ヒト培養細胞においてX線からDNAを保護する活性を持つ。X線のような低LET放射線の照射では、照射によって水分子から発生した活性酸素種(ROS)が多くの生体傷害の原因となる。そこで、本年度において Dsup が活性酸素種によるDNA障害を抑制する活性を持つかを検討した。活性酸素種の一種である過酸化水素で処理されたヒト培養細胞では多数の一本鎖切断が発生するが、Dsupを定常的に発現する細胞株では断片化したDNAの割合は顕著に抑制された。抗酸化物質であるNACとともに用いた実験結果とあわせ、Dsupは活性酸素種からDNAを保護する活性を持つことを明らかにした。また、並行して、Dsupの部分欠失変異タンパク質を発現するヒト培養細胞株を作出し、DNAとの結合に関わるC末端側領域がDsupのDNA保護活性に重要であることを示した。動物細胞の放射線耐性は細胞周期に大きく影響されることから、Dsupによるヒト培養細胞の放射線耐性の向上が細胞周期の変化によってもたらされた可能性を検討したが、Dsupの発現による顕著な細胞周期の変化は観察されず、別の機構によるものであることを強く示唆した。
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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
本研究課題の主要な対象である新規DNA防護タンパク質であるDsupについて、酸化ストレスからの防護能を明瞭に示し、放射線耐性向上のメカニズムとして、その一部が放射線の間接作用の緩和によるものであることを示すことができたのは重要な進展と評価している。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年の結果から、Dsup は酸化ストレスからDNAを防護する活性を持つと考えられる。
そこで、そのメカニズムを解明するために、活性酸素種に対する消去活性の有無、物理的なシールドの可能性の両面から解析を進める。また、DNA防護のためにはDNA近傍に存在する必要がある一方で細胞周期を含め生命活動への顕著な悪影響が観察されていないことから、DNA への結合様式を詳細に解析する。
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[Journal Article] Extremotolerant tardigrade genome and improved radiotolerance of human cultured cells by tardigrade-unique protein2016
Author(s)
Hashimoto T, Horikawa DD, Saito Y, Kuwahara H, Kozuka-Hata H, Shin-I T, Minakuchi Y, Ohishi K, Motoyama A, Aizu T, Enomoto A, Kondo K, Tanaka S, Hara Y, Koshikawa S, Sagara H, Miura T, Yokobori S, Miyagawa K, Suzuki Y, Kubo T, Oyama M, Kohara Y, Fujiyama A, Arakawa K, Katayama T, Toyoda A and Kunieda T
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 7
Pages: 12808～12808
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] Correct Decoding of Genomic Strategy in Extremotolerant Tardigrade, Ramazzottius varieornatus2016
Author(s)
Kunieda T, Hashimoto T, Horikawa DD, Kuwahara H, Kondo K, Tanaka S, Saigo T, Kubo T, Fujiyama A, Arakawa K, Katayama T, Toyoda A
Organizer
11th International Congress on Extremophiles
Int'l Joint Research
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