哺乳動物での活性酸素によるDNA損傷・修復とその欠損の影響

• 研究課題/領域番号: 13480162
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 環境影響評価(含放射線生物学)
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 安井 明 東北大学, 加齢医学研究所, 教授 (60191110)
• 研究分担者: 高尾 雅 東北大学, 加齢医学研究所, 講師 (70216612)
• 研究期間 (年度): 2001 – 2003
• 研究課題ステータス: 完了 (2003年度)
• 配分額: 14,500千円 (直接経費: 14,500千円); 2003年度: 4,700千円 (直接経費: 4,700千円); 2002年度: 4,700千円 (直接経費: 4,700千円); 2001年度: 5,100千円 (直接経費: 5,100千円)
• キーワード: DNA損傷 / DNA修復 / 塩基除去修復 / 活性酸素DNA修復 / グリコシラーゼ / 活性酸素 / 発がん / 老化 / 単鎖切断 / ポリADPリボシル化 / XRCC1 / UVDE / チミングリコール / ノックアウトマウス / ミトコンドリア

研究概要

活性酸素で生じる塩基損傷とりわけ致死的なチミングリコール等を取り除き塩基除去修復を開始するマウスNth1のノックアウトマウスの作成を行い、その影響を解析した。その結果NTH1蛋白の機能をサポートする三種類の新規グリコシラーゼ修復活性を同定した。さらに、ヒトデータベースから、大腸菌のnth1をバックアップするendoVIIIグリコシラーゼのヒトホモローグNEILI, NEILII及びNEILIIIを発見し、NEIL1とNEIL2がいずれもピリミジンの塩基損傷を切る活性のあることを発見した。その一つはNth1のバックアップの活性として見つかったNEIL1であった。さらにヒト細胞での単鎖切断の修復を解析する実験系(XPA-UVTDEの系)を開発した。紫外線をフィルター上の小孔を通してヒト細胞核の一部に当てることにより、局所的に紫外線損傷を作り、細胞内で発現させたUVDEの働きにより単鎖切断が局所的に作られる系である。この方法により単鎖切断はその近傍にポリADPリボシル化を招き、そこにXRCC1が集積することで修復が開始されることが初めて明らかになった。また、レーザーを用いた種々の活性酸素損傷をヒト細胞の核に局所的に作成する方法の開発とそれを用いた修復プロセスのリアルタイム解析を行い、XRCC1の集積がなければPolbやPCNAが損傷部位に集積しないことを明らかにした。すなわち、単鎖切断も塩基損傷の修復と同じようにショートパッチとロングパッチがあり、XRCC1に依存して修復合成の二つの経路の一つが損傷依存的に機能することを実際の細胞の中で明らかにした。このように、これまでに長く課題とされていた疑問に答え、将来の発展的研究を約束する研究の展開があった。

研究成果

• [雑誌論文] Spatial and temporal assembly (2003)
  • 著者名/発表者名: 岡野 他
  • 雑誌名: Mol.Cell biol. 23 ページ: 3974-3981
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Spatial and temporal assembly of the proteins involved in repair of single-strand breaks in Human cells. (2003)
  • 著者名/発表者名: Okano S, Lan L, Caldecot K, Mori T, Yasui A.
  • 雑誌名: Mol.Cell.Biol. 23 ページ: 3974-3981
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] A back-up glycosylase in Nth1-knockout mice (2002)
  • 著者名/発表者名: 高尾 他
  • 雑誌名: J.Biol.Cehm. 277 ページ: 42205-42213
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Identification of 5-formyluracil DNA glycosylase (2002)
  • 著者名/発表者名: 高部 他
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res 30 ページ: 3454-3463
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] A Novel nuclear and mitochondrial glycosylases (2002)
  • 著者名/発表者名: 高尾 他
  • 雑誌名: EMRO J 21 ページ: 3486-3493
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Photorepair of RNA polymerase arrest (2002)
  • 著者名/発表者名: Chigancas V 他
  • 雑誌名: Cell Becote Differ. 9 ページ: 1099-1107
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] A back-up glycosylase in Nth1-knockout mice is a functional Nei (endonuclease VIII) homologue. (2002)
  • 著者名/発表者名: Takao M, Kanno S, Kobayashi K, Zhang Q-M, Yonei S, van der Horst G, Yasui A.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 277 ページ: 42205-42213
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Identification of 5-formyluracil DNA glycosylase activity of human hNTH1 protein. (2002)
  • 著者名/発表者名: Miiyabe I., Zhang QM., Kino K., Sugiyama H., Takao M., Yasui A., Yonei S.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res. 30 ページ: 3454-3463
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] A Novel nuclear and mitochondrial glycosylases revealed by disruption of the mouse Nth1 gene encoding an endonuclease III : homologue for repair of thymine glycol. (2002)
  • 著者名/発表者名: Takao M, Kanno S, Shiromoto T, Hasegawa R, Ide H, Iikeda S, Sarker AH, Seki S, Xing JZ, Le XC, Weinfeld M, Kobayashi K, Miyazaki J, Muijtjens M, Hoeijmakers JHJ, van der Horst G, Yasui.
  • 雑誌名: EMBO J. 21 ページ: 3486-3493
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Photorepair of RNA polymerase arrest and apoptosis after ultraviolet irradiation in normal and XPB deficient rodent cells. (2002)
  • 著者名/発表者名: Chigancas V, Batista LF, Brumatti G, Amarante-Mendes GP, Yasui A, Menck CF
  • 雑誌名: Cell Death Differ 9 ページ: 1099-1107
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Li Lom et al.: "Functional and physical Interactions between ERCC1 and MSH_2 complexes"DNA Repair. 3. 135-145 (2004)
• [文献書誌] Fitch, ME et al.: "In vivo recruitment of XPC to UV-induced cyclobutane pyrimidine dimmers"J.Biol.Chem.. 278. 46906-46910 (2003)
• [文献書誌] Okano S.et al.: "Spatial and temporal assembly of the proteins involved in repair"Mol.Cell.Biol.. 23. 3974-3981 (2003)
• [文献書誌] Takahashi H, et al.: "Mouse dexamethasone-induced RAS protein 1 is expressed"Mol.Brain Res.. 110. 1-6 (2003)
• [文献書誌] Okano, S. 他: "Spatial and temporal assembly of the proteins involved in repair of single-strand breaks in human cells"Mol. Cell. Biol. (in press). (2003)
• [文献書誌] Takahashi, H. 他: "Mouse dexamethason-induced RAS protein 1 gene is expressed in a circadian rhythmic manner in the suprachiasmatic nucleus"Mol. Brain Res.. (in press). (2003)
• [文献書誌] Takao, M. 他: "A back-up alvcosylase in Nth 1-knockout mice is a functional Nei (endonuclease VIII) homologue"T. Biol. Chem.. 277. 42205-42213 (2002)
• [文献書誌] Chigancas, V. 他: "Photorepair of RNA polymerase arrest and apoptosis after ultraviolet irradiation in normal and XPB deficient rodent cells"Cell Death Differ.. 9. 1099-1107 (2002)
• [文献書誌] Takao, M.: "A Novel nuclear and mitochondrial glycosylases revealed by disruption of the mouse Nth 1 gene encoding an endonuclease III homologue for repair of thymine glycol"EMBO J.. 21. 3486-3493 (2002)
• [文献書誌] Yoo, YH., Yasui, A. 他: "Cyclobutane pyrimidine dimers are responsible for the vast majority of mutations induced by UVB irradiation in mammalian cells"J. Biol. Chem.. 276. 44688-44694 (2001)
• [文献書誌] Nara, K., Yasui, A.: "Highly elevated UV-induced mutation frequency in isolated Chinese hamster cell lines defective in nucleotide excision repair and mismatch repair proteins"Cancer Res.. 61. 50-52 (2001)
• [文献書誌] Matsumoto, Y., Yasui, A. 他: "Escherichia coli Nth and human hNTH1 DNA glycosylases are involved in removal of 8-oxoguanine from 8-oxoguanine/guanine mispair in DNA"Nuclcic Acids Res.. 29. 1975-1981 (2001)