転写と共役したDNA修復機構とその分子病態の解析

• 研究課題/領域番号: 09044304
• 研究種目: 国際学術研究
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 共同研究
• 研究分野: 分子生物学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 田中 亀代次 大阪大学, 細菌生体工学センター, 教授 (80144450)
• 研究分担者: 安井 明 東北大学, 加齢医学研究所, 教授 (60191110) ; BOHR V.A. 国立老化機構研究所, 分子遺伝学研究部, 部長 ; THOMALE J. エッセン大学, 医学部, 主任研究員 ; HOEIJMAKERS ジェイ エイチ ジェ エラスムス大学 医学部, 教授 ; 花岡 文雄 大阪大学, 細菌生体工学センター, 教授 (50012670) ; THOMALE Juergen Essen University, School of Medicine, Senior Scietist ; BOHR Vilhelm A. National Institute of Health, National Institute on Aging, Chief ; HOEIJMAKERS Jan H.J. Erasmus University, Faculty of Medicine and Health Sciences, Professor ; HANAWALT Phi スタンフォード大学, 生物学教室, 教授 ; HOEIJMAKERS ヤン エラスムス大学, 医学部, 教授
• 研究期間 (年度): 1997 – 1998
• 研究課題ステータス: 完了 (1998年度)
• 配分額: 6,300千円 (直接経費: 6,300千円); 1998年度: 2,900千円 (直接経費: 2,900千円); 1997年度: 3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
• キーワード: DNA修復 / 転写 / 色素性乾皮症 / コケイン症候群 / マイクロインジェクション / 紫外線 / 皮膚癌 / 遺伝子ターゲティング / 基本転写 / 突然変異 / アルキル化剤 / ノックアウトマウス / 免疫グロブリン

研究概要

1)コケイン症候群A群(Cockayne syndrome;CSA)蛋白質、CSB蛋白質、色素性乾皮症A群(xeroderma pigmentosum;XPA)蛋白質、RNA PolymeraseIIと結合する新規蛋白質(XPA-binding protein2;XAB2)を同定し、それが、転写と共役したDNA修復(transcription-coupled DNA repair;TCR)機構に関与することを明かにした。2)ゲノム全体のDNA修復(global genome DNA repair;GGR)機構に特異的に関与するXPC/HHR23B複合体が、XPA蛋白質よりも高いアフィニテイーで優先的に損傷DNAへ結合することを明かにし、XPC/HHR23B複合体が非活性領域あるいは活性領域の非転写鎖上のDNA損傷(主に、6-4光産物)の認識機構に関与する因子であることを証明した。3)XPの分子病態を解析するため、XPA遺伝子をノックアウトしたマウスを作成した。XPA欠損マウスは、外観上の異常を示さないが、NER能を完全に欠損し、低線量のUV照射により皮膚癌を高頻度で発生した。XPA欠損マウスにUV照射し発生した皮膚癌のp53遺伝子の突然変異は、正常マウスのそれとは異なり、変異のホットスポットが欠如していること、転写鎖のDNA損傷が突然変異の原因になっていることを明らかにした。4)XPA欠損マウスとCSB欠損マウスとを交配し、XPA/CSBダブル欠損マウスを作成したところ、それらは生後20日ほどで死亡した。XPACSBがヌクレオチド除去修復のTCR機構以外にも重要な役割を担っていることを示唆する。我々の以上の結果は、TCR機構およびその欠損の分子病態の解明に向けて重要な糸口を提供するものと考える。5)EtNU処理したXPA(+/-)マウスの肝臓および脳における活性化遺伝子上のDNA損傷O6-EtGuaの修復は、全ゲノムにおける修復よりも3-4倍早く行なわれることを明かにした。一方、XPA(-/-)マウスでは、活性化遺伝子上のO6-EtGuaの修復速度は全ゲノム上のそれと同じであった。この結果は、O6-EtGuaの活性化遺伝子特異的な修復はNERによっていることを示唆する。

研究成果

• [文献書誌] Nocentini, S., et al.: "DNA damage recognition by XPA protein promotes efficient recruitment of TFIIH." J.Biol.Chem.272. 22991-22994 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Takeuchi, S., et al.: "Strand specificity and absence of hotspots-for p53 mutations in UVB-induced skin tumors of XPA-deficient mice." Cancer Res.58. 641-646 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Ikegami, T., et al.: "Solution structure of the DNA-and RPA-binding domain of the human repair factor XPA." Nature Structural Biology. 5. 701-706 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Kobayashi, T., et al.: "Mutational analysis of a function of xeroderma pigmentosum group A (XPA) protein in strand specific DNA repair." Nucleic Acid Res.26. 4662-4668 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Masutani, C., et al.: "Identification and characterization of XPC-binding domain of hHR23B." Mol.Cell.Biol.17. 6915-6923 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Sugasawa, K., et al.: "Xeroderma pigmentosum group C protein complex is the initiator of global genome nucleotide excision repair," Mol.Cell. 2. 223-232 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Nocentini, S., Coin, F., Saijo, M., Tanaka, K., & Egly, J-M.: "DNA damage recognition by XPA protein promotes efficiet recruitment of THIIH." J.Biol.Chem.272. 22991-22994 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Takeuchi, S., Nakatsu, Y., Nakane, H., Murai, H., Hirota, S., Kitamura, Y., Okuyama, A., & Tanaka, K.: "Strand specificity and absence of hotspots for p53 mutations in UVB-induced skin tumors of XPA-deficient mice." Cancer Research. 58. 641-646 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Winter, D.B., Phung, Q.H., Umar, A., Baker, S.M., Tarone, R.E., Tanaka.K., Liskay, R.M., Kunkel, T.A., Bohr, V.A., & Gearhart, P.J.: "Altered spectra of hypermutation in antibodies from mice deficient for theDNA mismatch repair protein PMS2." Proc.Natl.Acad.Sci.USA.95. 6953-6958 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Ikegami, T., Kuraoka, L., Saijo, M., Kodo, N., Y.Kyogoku, Morikawa, K., Tanaka, K., & Shirakawa, M.: "Solution structure of the DNA- and RPA-binding domain of the human repair factor XPA." Nature Structural Biology. 5. 701-706 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Kobayashi, T., Takeuchi, S., Saijo, M., Nakatsu, Y., Morioka, H., Otsuka, E., Wakasugi, M., Nikaido, O., & Tanaka, K.: "Mutational analysis of a function of xeroderma pigmentosum group A (XPA) protein in strand specific DNA repair." Nucleic Acid Research. 26. 4662-4668 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Masutani, C., Araki, M., Sugasawa, K., van der Spek, P.J., Yamada, A., Uchida, A., Maekawa, T., Bootsma, D., Hoejimakers, J.H.J., and Hanaoka, F.: "Identification and characterization of XPC-binding domain of hHR23B." Mol.Cell.Biol.17. 6915-6923 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Sugasawa, K., Ng, J.M.Y., Masutani, C., Maekawa, T., Uchida, A., vander Spek, P.J., Eker, A.P.M., Rademakers, S., Visser, C., Aboussekhra, A., Wood, R.D., Hanaoka, F., Bootsma, D., and Hoejimakers, J.H.J.: "Two human homologues of Rad23 are functionally interchangeable in complex formation and stimulation of XPC repair activity." Mol.Cell.Biol.17. 6924-6931 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Sugasawa, K., Ng, J.M.Y., Masutani, C., Iwai, S., van der Spek, P., Eker, A.P.M., Hanaoka, F., Bootsma, D., and Hoeijimakers, J.H.J.: "Xeroderma pigmentosum group C protein complex is the initiator of global gnome nucleotide excision repair." Mol.Cell. 2. 223-232 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] van der Horst, G.T.J., Muijtjes, M., Kobayashi, K.Takano, R., Kanno, S-1, Takao, M., de Wit, J., Verkerk, A., Eker, A.P.M., van Leenen, D., Buijs, R., Bootsma, D., Hoeijmakers, J.H.J., and Yasui, A.: "Mammalian blue-light receptor homologs CRY1 and CRY2 are essential for maintenance of the biological clock." Nature. (in press.).
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] G.T.J.van der Horst, H.van Steeg, R.J.W.Berg, A.J.van Gool, J.de Wit, G.Weeda, H.Morreau, R.B.Beems, C.F.van Kreijl, F.R.de Gruijl, D.Bootsma & J.H.J.Hoeijmakers.: "Defective transcription-coupled repair in Cockayne syndrome B mice is associated with skin cancer predisposition." Cell. 89. 425-435 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] A.J.van Gool, G.T.J.van der Horst, E.Citterio & J.H.J.Hoeijmakers.: "Cockayne syndrome : defective repair of transcription?" EMBO J.16. 4155-4162 (1997)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] E.Citterio, S.Rademakers, G.T.J.van der Horst, A.J.van Gool, J.H.J.Hoeijmakers & W.Vermeuren.: "Biochemical and biological characterization of wild-type and ATP-ase-deficient Cockayne syndrome B repair protein." J.Biol.Chem.273. 11844-11851 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] J.de Boer, J.de Wit, H.van Steeg, R.J.W.Berg, H.Morreau, P.Visser, A.R.L.Lehmann, M.Duran, J.H.J.Hoeijmakers & G.Weeda.: "A mouse model for the basal transcription/DNA repair disorder trichothiodystrophy." Molecular Cell. 1. 981-990 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Hayashi, T., Takao, M., Tanaka, K., and Yasui, A.: "ERCCl mutations in UV-sensitive Chinese hamster ovary (CHO) cell lines." Mutat.Res.407. 269-276 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Takeuchi, S., et al.: "Strard specificity and absence of hotspots for p53 mutations in UVB-induced skin tumous of XPA-deficient mice." Cancer Research. 58. 641-646 (1998)
• [文献書誌] Ikegami, T., et al.: "Solution struction of the DNA-and RPA-binding domain of the human repair factor XPA." Nature Structural Biology. 5. 701-706 (1998)
• [文献書誌] Sugasawa, K., et al.: "Xeroderna pigmentosun grop C protein complex is the initia for of global genoms nucleotide excision repair." Molecular Cell. 2. 223-232 (1998)
• [文献書誌] Hwang, B.J., et al.: "Expression of the p48 xeroderma pigmentosum gene is p53-dependent and is involved in global genome repair" Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 96. 424-428 (1998)
• [文献書誌] de Bear, J., et al.: "A mouse model for the basal transcription/DNA repair syndrome trichothidystrophy" Molecular Cell. 1. 981-990 (1998)
• [文献書誌] Citterio, E., et al.: "Biochemical and biologica; characterization of wild-type and ATPose-deficiend Cookayne syndrome B repair protein" J.Biol.Chem.273. 11844-11851 (1998)
• [文献書誌] Takeuchi, S.: "Strand specificity and absence of hotspots for p53 mutations in UVB-induced skin tumors of XPA-deficient mice." Cancer Res.(1998)
• [文献書誌] Nocentini, S.: "DNA damage recognition by XPA protein promotes efficient recruitment of TFIIH." J.Biol.Chem.272. 22991-22994 (1997)
• [文献書誌] A.J.van Gool: "The Cockayne syndrome B protein,involved in transcription-coupled repair resides in a RNA polymerase II containing complex." EMBOJ.16. 5955-5965 (1997)
• [文献書誌] G.T.J.van der Horst: "Defective transcription-coupled repair in Cockayne syndrome B mice is associated with skin cancer predisposition." Cell. 89. 425-435 (1997)
• [文献書誌] Buschfort, C.: "DNA excision repair profiles of normal and leukemic human lymphocytes:Functional analysis at the single cell level." Cancer Res.57. 651-658 (1997)
• [文献書誌] Englbergs, J.: "Fast repair of O6-ethyl-,but not O6-methylguanine in transcribed genes prevents mutation of Ha-ras in rat mammary tumorigenesis in duced by ethyl- in place of methylnitrosourea." Proc.Natl.Acad.Sci.USA,. (in press).