Does H. pylori base-excision restriction enzyme cause stomach cancer?

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K22543
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 49:Pathology, infection/immunology, and related fields
• Research Institution: Hosei University (2020); Kyorin University (2019)
• Principal Investigator: Kobayashi Ichizo 法政大学, マイクロ・ナノテクノロジー研究センター, 研究員 (30126057)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 花田 克浩 大分大学, 医学部, 助教 (90581009) ; 大崎 敬子 杏林大学, 医学部, 教授 (90255406)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2021-03-31
• Keywords: 胃がん / ピロリ菌 / 制限酵素 / 塩基切り出し / 変異生成 / がんゲノム / DNA切断

Outline of Final Research Achievements

We earlier discovered base-excision restriction enzyme family and proposed that H. pylori send its family member to human cells to cause stomach cancer. We demonstrated that induction of this enzyme increases mutagenesis by one to two orders of magnitude in an E. coli mutagenesis tester strain. We demonstrated that mutations in stomach cancer are elevated at its recognition site. We demonstrated that this enzyme contributes to chromosome breakage in H. pylori-infected human cells. We demonstrated strong association between the presence of its gene and stomach cancer in H. pylori genomes. We identified amino-acid residues of diversifying selection in this genes, related them to protein 3D structure and built a 3D model for transport to human cells.

Free Research Field

微生物ゲノム科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

胃がんは，ヒトの生存に対する世界的な脅威である。その主因はピロリ菌であることは解明されたが，発がんのしくみは不明のままであった。私達は，塩基切り出し型という新しい制限酵素を発見し，「ピロリ菌が，その酵素によってヒトゲノムを作り変えることが，胃がんの原因」という仮説を提唱した。
本研究では，この仮説を支持する強い証拠を，変異生成実験，ヒト染色体切断定量，胃がんゲノムの情報解析，タンパク機能進化解析から得た。
結果は，胃がんの診療に貢献し，新薬／ワクチンで胃がんを根絶する展望を与える。「細菌によるヒトゲノム書き換え」の概念は，「マイクロバイオームとの共生体」としてのヒトと疾患の理解に新展望を開く。