精子形成における突然変異誘導機構の探索

• Project/Area Number: 15657056
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Evolutionary biology
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 木下 和生 京都大学, 医科学研究科, 科学技術振興助教授 (50293874)
• Project Period (FY): 2003 – 2005
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2005)
• Budget Amount: ¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000); Fiscal Year 2005: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2004: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2003: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
• Keywords: 突然変異 / ゲノム / 進化 / 抗体 / 体細胞突然変異 / クラススイッチ / 蛍光タンパク / 精子 / AID

Research Abstract

多様な抗体をつくるため、リンパ球で抗体遺伝子に突然変異を導入するAIDタンパク質は精巣にも発現しており、AIDがゲノムの多様化、ひいては、生物の進化にも関与している可能性が考えられた。AIDを線維芽細胞で発現させると、抗体遺伝子と無関係のGFP遺伝子に高頻度の突然変異が誘導されるので、マウスの精巣でGFP遺伝子に突然変異が誘導されるかどうかを観察できれば、この可能性は検証できると思われた。このGFP遺伝子はあらかじめその内部に変異が導入されており、不完全なタンパクしか発現できない。この変異部分がさらに変異して復帰すると緑色蛍光を発するタンパク質が発現する。この変異GFP遺伝子とその発現量をモニタリングするためにIRES配列を介して赤色蛍光タンパク質(dimer2)遺伝子を発現する突然変異の人工基質を作成した。この人工基質はマウス胚に導入してトランスジェニックマウスを作成するのに用いられるが、人工基質の転写レベルが高いマウス個体を効率よく選別するためにdimer2は役立つことが期待される。この人工基質をマウス受精卵に注入しトランスジェニックマウス個体を得た。精巣においてdimer2を発現するマウス系統を選別し、これとAIDトランスジェニックマウスと交配させて二重トランスジェニックマウスを得た。このマウスの精巣細胞をフローサイトメトリーにより解析したところ、GFP陽性の細胞は認められなかった。このことから線維芽細胞とは異なり、雄性生殖細胞においてはAIDによるGFP遺伝子に突然変異の頻度は高くないと考えられる。この研究の中でdimer2タンパクは精子の尾部に集積することを観察し、精子のマーカーとして有用であることを見い出した。

Research Products

• [Journal Article] Negative regulation of activation-induced cytidine deaminase in B cells (2006)
  • Author(s): Muto, T. et al.
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci USA 103・8 Pages: 2752-2757
• [Journal Article] Role of DNA, polymerase theta in tolerance of endogenous and exogenous DNA damage in mouse B cells (2006)
  • Author(s): Ukai, A. et al.
  • Journal Title: Genes Cells 11・2 Pages: 111-121
• [Journal Article] Evolution of class switch recombination function in fish activation-induced cytidine deaminase, AID (2006)
  • Author(s): Wakae, K. et al.
  • Journal Title: Int Immunol 18・1 Pages: 41-47
• [Journal Article] A target selection of somatic hypermutations is regulated similarly between T and B cells upon activation-induced cytidine deaminase expression (2005)
  • Author(s): Kotani, A., Okazaki, I.M., Muramatsu, M., Kinoshita, K., Begum, N.A., Nakajima, T., Saito, H., Honjo, T.
  • Journal Title: Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A. 102 Pages: 4506-4511
• [Journal Article] Separate domains of AID are required for somatic hypermutation and class-switch recombination (2004)
  • Author(s): Shinkura, R., Ito, S., Begum, N.A., Nagaoka, H., Muramatsu, M., Kinoshita, K., Sakakibara, Y., Hijikata, H., Honjo, T.
  • Journal Title: Nat.Immunol. 5 Pages: 707-712
• [Journal Article] Uracil DNA glycosylase activity is dispensable for immunoglobulin class switch (2004)
  • Author(s): Begum, N.A., Kinoshita, K., Kakazu, N., Muramatsu, M., Nagaoka, H., Shinkura, R., Biniszkiewicz, D., Boyer, L.A., Jaenisch, R., Honjo, T.
  • Journal Title: Science 305 Pages: 1160-1163
• [Journal Article] De novo protein synthesis is required for activation-induced cytidine deaminase-dependent DNA cleavage in immunoglobulin class switch recombination (2004)
  • Author(s): Begum, N.A., Kinoshita, K., Muramatsu, M., Nagaoka, H., Shinkura, R., Honjo, T.
  • Journal Title: Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A. 101 Pages: 13003-13007
• [Publications] Eto, T., Kinoshita, K., Yoshikawa, K., Muramatsu, M., Honjo, T.: "RNA-editing cytidine deaminase Apobec-1 is unable to induce somatic hypermutation in mammalian cells"Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.. 100・22. 12895-12898 (2003)
• [Publications] Ta, V.T., Nagaoka, H., Catalan, N., Durandy, A., Kinoshita, K., et al.: "AID mutant analyses indicate requirement for class-switch-specific cofactors"Nature Immunology. 4・9. 843-848 (2003)
• [Publications] Okazaki, I.M., Hiai, H., Kakazu, N., Yamada, S., Kinoshita, K., et al.: "Constitutive Expression of AID Leads to Tumorigenesis"J.Exp.Med.. 197・9. 1173-1181 (2003)
• [Publications] Doi, T., Kinoshita, K., Ikegawa, M., Muramatsu, M., Honjo, T.: "De novo protein synthesis is required for the activation-induced cytidine deaminase function in class-switch recombination"Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.. 100・5. 2634-2638 (2003)
• [Publications] Stavnezer, J., Kinoshita, K., Muramatsu, M., Honjo, T.: "Molecular Biology of B cells (Molecular Mechanism of Class Switch Recombination)"Elsevier Academic Press. 589 (2004)