2016 Fiscal Year Research-status Report
酸化ストレス防御・DNA修復タンパク質の同定と作用機序の解明
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16K00545
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
秋山 秋梅 (張秋梅) 京都大学, 理学研究科, 准教授 (00260604)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 酸化DNA修復 / 酸化ストレス / 線虫 / 培養細胞 / 放射線応答 / DNA修復酵素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
細胞にとって最大の脅威である酸化は活性酸素(ROS)によって起こされる。電離放射線は細胞成分に直接損傷を与える作用と、大量に生成するROSの反応によって細胞に強い酸化反応を引き起こす作用とがある。細胞には活性酸素の消去、酸化された分子の還元、損傷DNAの修復などの防御機構が備わっている。これらの機構が破綻すると、細胞死、突然変異、がん化、早期老化、発生異常や神経疾患などの様々な病態が起こる。その防御・損傷修復は生物の生死にとってきわめて重要である。
本研究は、(1)線虫(C. elegans)や酵母、大腸菌などにおける酸化ストレス防御・DNA修復酵素の同定。 (2) 線虫C. elegans個体を用いた寿命や成長など生理現象制御へのストレス防御、DNA修復酵素の関わりの解明。(3) ヒト細胞における放射線防御因子の役割の解明を目的としている。特に、ミトコンドリアでの酸化DNA修復酵素と酸化ストレス防御酵素の放射線応答および酸化ストレス防御における機能を解明することを目標にしている。
(1)平成２８年度は大腸菌の酸化ストレス誘導性遺伝子PqiA, B, C遺伝子群の構造と機能の解析を行った。これらの遺伝子産物が細胞膜ではたらいている新規のタンパク質であることを証明した。その成果を国際誌に公表した。
(2)線虫ではDNA修復因子の新たな生理現象への影響指標を見出した。DNA修復因子EXO-3の寿命延長機構における役割とDNA損傷と生殖の関連性のについて明らかにした。その成果を国内学会の招待講演および国際誌に発表した。
(3) ミトコンドリアに存在している酸化ストレス防御因子OXR1のRNAi抑制ヒト培養細胞を用いた研究から、OXR1が放射線に応答して細胞周期制御に深く関与していることを見出した。この研究成果は広島で開催された日本放射線影響学会において口頭発表を行った。
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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
本研究は次の３つの課題の解明を目的にしている。（１）新規酸化ストレス防御および修復因子の同定（２）線虫のDNA修復酵素の生理現象への関与とその解明（３）ミトコンドリアに存在する放射線防御因子の同定とその作用機構の解明
(1)酸化ストレス防御因子の同定については、大腸菌、酵母、線虫など複数の生物種で行った。そのなかで、大腸菌の新規酸化ストレス誘導性遺伝子群の構造と機能の解明を進め、その成果はJournal of Bacteriologyに掲載された。また、線虫を用いて酸化損傷をもつDNAを認識する新規タンパク質が存在していることをgel-shift方法を用いて検出した。これらの課題は当初の計画以上に進展している。
(2)線虫のDNA修復酵素欠損株を用いて、DNA合成阻害剤、生殖抑制剤FUdRによってEOX-3欠損株が示す寿命延長の機構について解析し、その成果を国内学会の招待講演と国際誌Genes and Genetic Systemに掲載した。また、EXO-3を欠損した線虫を用いて、EXO-3の新たな指標―成長や器官形成への役割を見出した。この課題も当初の計画以上に進展している。
(３) ミトコンドリア酸化DNA修復・防御酵素の放射線応答への機能解明について、ミトコンドリアに存在している２つの因子のRNAi抑制細胞および過剰発現細胞を作成して、その放射線応答に関与している機構について解明を進めてきた。当初の予定どおりに進行している。
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| Strategy for Future Research Activity |
２９年度以降は、
（１）線虫から酸化ストレス防御因子を同定するとともにホヤのDNA修復遺伝子（候補遺伝子）の機能解明も進めていく。また酵母の新規の酸化ストレス応答遺伝子の同定を行う。
（２）線虫DNA修復遺伝子EXO-3の生理機能への関与について継続して行い、その解明と酸化ストレス防御におけるATMの貢献についても解明していく。
（３）ミトコンドリアに関わる因子OXR1の機能について論文にまとめることと、OXR1に結合するタンパク質の同定およびミトコンドリアにおけるOGG1-2a遺伝子発現量の変化と放射線応答への関与を解明する。
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| Causes of Carryover |
当初予定していた実験用機材、実験材料の購入は京大放射線生物研究センター、東北大学加齢医学研究センターの機器、試薬を共同利用することにより、費用の一部を削減できた。国際会議への出席費用は京都大学の支援が得られたことにより節約できた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度使用額については、研究テーマの展開と新たに加えた新指標（酵母、線虫、ホヤ）の解析実験系の構築（培地、血清、研究試薬の購入）などに使用するとともに、研究内容のさらなる進展、研究打ち合わせ、国内外の研究発表に使用する。
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Research Products
(20 results)
