2023 Fiscal Year Annual Research Report
Clarification of molecular basis for high mutation frequency induced by heavy ion beams
| Project/Area Number |
19K06622
|
|---|
| Research Institution | National Institutes for Quantum Science and Technology |
|---|
Principal Investigator |
石井 公太郎 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 放射線医学研究所 計測・線量評価部, 主任研究員 (50632965)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
風間 裕介 福井県立大学, 生物資源学部, 教授 (80442945)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
|
| Keywords | 重イオンビーム / DNA修復 / 線エネルギー付与 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
重イオンビームは電離放射線の一種であり、高い線エネルギー付与(LET)をもち高頻度に変異を誘発する。研究代表者らはシロイヌナズナへの照射実験でLET = 30 keV/μmが最も変異率が高いことを発見した（至適LET）。至適LETでの照射当代での変異率は、LET = 22.5 keV/μm（低LET）での照射時の約2.5倍を示す。研究代表者らはRPA1Eの発現上昇によりDNA二重鎖切断(DSB)部位へのRAD51のリクルートが阻害され、その結果誤りやすいDSB修復を促進させるという仮説を考案し、実証を試みた。
1) 過剰RPAのDSB部位へのRAD51リクルート阻害能を測定するため、PolθとRPA1Eのそれぞれに対するペプチドを合成し、ペプチド抗体の作製を行った。令和5年度は至適LETと低LETそれぞれの重イオンビームを照射した幼苗からタンパク質を抽出してウェスタンブロットを行った。RPA1E抗体では目的分子量にシグナルを得ることができなかった。Polθ抗体では目的分子量にシグナルを得たが、バンドが複数得られたことから、現在、抗体のアフィニティー精製を行い、利用できるかを検討している。
2) シロイヌナズナ野生株に至適LETと低LETそれぞれの重イオンビームを300 Gy照射し、照射2世代目の個体のゲノムリシーケンスを行い、変異解析を行った。誘発された変異を比較し、至適LETでは低LETよりも大規模な変異が高頻度で誘発されることを明らかにした。
3) RPA1E遺伝子の過剰発現変異体を作製し、1)と同様に至適LETと低LETそれぞれの重イオンビームを300 Gy照射した。令和5年度では新たに変異解析を行い、至適LETと低LETそれぞれで野生型と同様の変異パターンがみられた。至適LETでの高変異率にはRPA1E単独の発現上昇以外に他の要因が関与することが示唆された。
|
| Remarks |
Frontiers in Plant Science誌に発表した論文Genomic view of heavy-ion-induced deletions associated with distribution of essential genes in Arabidopsis thalianaについてプレスリリースを行った。
|
