電離放射線が誘発する塩基置換突然変異の由来とその修復酵素の研究

• 研究課題/領域番号: 09780493
• 研究種目: 奨励研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 環境影響評価(含放射線生物学)
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 張 秋梅 京都大学, 大学院理学研究科, 助手 (00260604)
• 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: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円); 1998年度: 700千円 (直接経費: 700千円); 1997年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
• キーワード: 活性酵素 / 放射線 / 塩基置換 / 8-オキソグアニン / MutY / 修復 / DNAグリコシラーゼ / ミューチーター / 活性酸素 / 5-フォルミルウラシル / DNA損傷 / 突然変異 / トランスバ-ジョン / DNA修復

研究概要

活性酸素や放射線で誘発される塩基置換突然変異では、GC→T:A、GC→C:Gなどのトランスバージョンの頻度が高い。GC→C:Gについてはその原因となるDNAの損傷やその修復機構はまだ明らかではない。本研究では、GC→C:Gトランスバージョンの自然突然変異頻度を増大させる大腸菌のミューテーター変異株を分離して、その性質を解析しようとした。大腸菌のCC103はQC→C:Gトランスバージョンが起こった場合でのみLac^+に復帰できる。この株にmini-Tn10をランダムに挿入して、P-Gal、X-Galを含む最小培地上でパピーレをより多く産生するコロニーを選択した。このミューテーターの性質を表すlocusは大腸菌遺伝子地図上の67分に位置した。さらに、この遺伝子のヌクレオチド配列を決定したところ、mut Y遺伝子そのものであることが分かった。また、mut Y遺伝子を持つプラスミドはGC→C:Gトランスバージョンの頻度を軽減させた。そこで、GST融合タンパク精製用のベクターを利用して、Mut Yタンパクを精製した。8-oxoGを含むオリゴヌクレオチドを用いたin vitroでの実験の結果、Mut Yタンパクは8-oxoG:Aと同様に8-oxoG:Gにも結合すること、さらに、Mut Yタンパクは、これまでに分かっていた8-oxoG:A、GAミスペアからアデニンを除去するDNAグリコシラーゼの活性に加えて、8-oxoG:Gミスペアからグアニンを除去する活性を持っていることが明らかになった。これらの結果から、Mut Yタンパクは、DNA複製の際に8-oxoGの向かい側に入ったグアニンを除去することによってG:C→C:Gを抑制していると結論した。

研究成果

• [文献書誌] Takemoto,T.,Zhang,Q.-M.,and Yonei,S.: "Different mechanisms of thioredoxin in its reduced and oxidized forms in defense against hydrogen peroxide in Esherichia coli." Free Rad.Biol.Med.24. 556-562 (1998)
• [文献書誌] Zhang,Q.-M.,Matsumoto,Y.,and Yonei,S.: "3'-Blocking damage of DNA as a mutagenic lesion caused by hydrogen peroxide in Escherichia coli." J.Radiat.Res.39. 137-144 (1998)
• [文献書誌] Zhang,Q.-M.,Ishikawa,N.,Nakahara,T.and Yonei,S.: "Escherichia coli MutY protein has a guanine-DNA glycosylase that acts on 7,8-dihydro-8-oxoguanine:guanine mispair to prevent spontaneous G:C-C:G transversions." Nucleic Acids Res.26. 4669-4675 (1998)
• [文献書誌] Zhang,Q.-M.,Sugiyama,H.,Miyabe and Yonei,S.: "Replication in vitro and cleavage by restriction endonuclease of 5-formyluracil-and 5-hydroxymethyluracil-containing oligonucleotides." Int.J.Radiat.Biol.75. 59-65 (1999)
• [文献書誌] Zhang,Q.-M.,Tachibana,A.and Yonei,S.: "Exp.Protocols for Reactive Oxygen Species (ROS) and Reactive Nitrogen Species (RNS)" (Edited by N.Taniguchi and J.M.C.Gutteridge), Oxford University Press(印刷中), (1999)
• [文献書誌] Q.M.Zhang and S.Yonei: "Replication of DNA templates containing 5-formyluracil,a major oxidative lesion of thymine in DNA" Nucleic Acids Research. 25(20). 3969-3974 (1997)
• [文献書誌] 米井脩治, 張秋梅, 松本由記子, 中原岳久: "酸化ストレスと細胞制御:生物のパラドックス" 放射線生物研究. 32. 87-104 (1997)
• [文献書誌] Takemoto,T., Q.M.Zhang and S.Yonei: "Different mechanisms of thioredoxin in its reduced and oxidized forms in defense against hydrogen peroxide in Escherichia coli" Free Radical Biology and Medicine. 24(5),(印刷中). (1998)
• [文献書誌] Zhang,Q.M., A.Tachibana and S.Yonei: "Experimental Protocols for reactive oxygen species and reactive nitrogen species(RNS)" Oxford University Press, 250 (1998)