Elucidating the timing and factors that determine the fate of DNA-damaged cells from life to death

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16K00549
• Research Institution: Kanazawa Medical University
• Principal Investigator: 橋本 光正 金沢医科大学, 一般教育機構, 准教授 (70293975)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 奥田 光一 弘前大学, 保健学研究科, 准教授 (60639938)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: DNA損傷 / 53BP1 / アポトーシス / ATM / ミトコンドリア膜電位 / 細胞周期チェックポイント / X線

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、DNA損傷部位に集積する53BP1の集積数、形態、容積を指標に、運命の決定を下す時期と運命を決定づける要因(DNA損傷数なのか、損傷の質なのか、損傷を受けた細胞周期なのかなど)を明らかにすることを目的としている。 まず、72～96時間の範囲が細胞の修復完了かアポトーシス死かの分枝点であることを見出した。そこでこの範囲に着目して、アポトーシス志向細胞について調べたところ、(1)DNA損傷の増加 (2)残存ATMの脱リン酸化 (3)ミトコンドリア膜電位の不安定化 (4)核膜構造の脆弱化が観察された。次に細胞周期の動向について着目した。(5) BrdUの取り込みで調べたところ、24～72時間の範囲でBrdUの取り込みが多い細胞は、上述したアポトーシス志向細胞の特徴を見いだすことができた。BrdUの取り込みが少ない細胞は、その逆に生存志向細胞の特徴を見いだすことができた。次に生存志向細胞について調べたところ、(6)細胞周期チェックポイント機構が強く機能し、G2期停止時間の長期化 (7)G1期停止時間は無関係　(8)S期停止時間の長期化を見出した。アポトーシスに着目してミトコンドリアを調べた。(9)ミトコンドリア膜電位が高い値で安定化した後、96時間を目処に急激に低下すること、を見出した。さらに(10) ATM、53BP1を免疫染色したところ、X線照射後72～96時間でエリアが大きかった。(11) ATM阻害処理で、細胞の挙動を調べた。S期におけるDNA合成が有意に変化し、X線照射後も合成が完全に遮断されることが無くなり、合成がDNA含有量で見るとG2期まで達した。その後、アポトーシス死する細胞の割合が著しく増加した。(12)アクチン関連タンパク質については有意な差を認めることはできなかった。(13)BRCA1、BRCA2について調べた。大きな差異は認められなかった。