Elucidation of the mechanism of mutagenesis by transient nucleobase adducts

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K22256
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 37:Biomolecular chemistry and related fields
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: KAWAI KIYOHIKO 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (50314422)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小阪田 泰子 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (00579245)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2022-03-31
• Keywords: DNA / 変異原 / 1分子検出 / アルコール

Outline of Final Research Achievements

In this study, we aimed to gain insight into the formation of N2-ethylidene-G (ethG), a nucleic acid adduct transiently induced in the body by the ingestion of alcohol, a carcinogen. Using PacBio's RSII+ next-generation sequencer, we have successfully observed the formation of ethG in the presence of relatively high concentrations of acetaldehyde on the order of mM by tracking single molecules of the binding and dissociation processes of nucleic acids. The results of this study highlight the need for appropriate processing of large amounts of data in order to discuss the formation of ethG in detail and quantitatively. In order to establish a data analysis method for the formation and dissociation process of transiently formed ethG, single molecule analysis of nucleic acid aptamers was achieved.

Free Research Field

核酸化学、光化学、生物有機化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

百薬の長とよばれ我々の人生を豊にしている一方、国際がん研究機関より、ベンゼンなどと同じ「G1: ヒトに対する発がん性がある」に分類されているアルコールの摂取が体に与える影響を理解することは、人類がアルコールとより上手に付き合うことにつながる。我々が行ったハイスループットな1分子観測は、低頻度、かつ、短時間にしか生じない、すなわち、過渡的な準安定生成物の生成・代謝機構を調べる有効なツールとなりうることが示された。一方で、膨大なデータからのデータ抽出が必要でありAI等のデータサイエンス分野との連携が不可欠であることを浮き彫りとした。