DNAポリメラーゼβとFEN1ヌクレアーゼの二重破壊株による塩基除去修復の解析

• 研究課題/領域番号: 15570146
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 分子生物学
• 研究機関: 横浜市立大学
• 研究代表者: 小山 秀機 横浜市立大学, 木原生物学研究所, 教授 (40085626)
• 研究分担者: 足立 典隆 横浜市立大学, 助手 (30264675)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2004
• 研究課題ステータス: 完了 (2004年度)
• 配分額: 3,700千円 (直接経費: 3,700千円); 2004年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円); 2003年度: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
• キーワード: 塩基除去修復 / DNAポリメラーゼβ / TEN1 / ニワトリDT40細胞 / ジーンターゲティング / 組換え能 / 薬剤感受性 / 塩基除去修復活性 / FEN1 / シーンターゲティング / 非相同組換え / 相同組換え / BER活性

研究概要

塩基除去修復(BER)は、DNAの脱塩基や修飾塩基部位を修復する経路であり、DNAポリメラーゼ(Pol)βが関与するショートパッチ(SP)経路と、Polβに加えてPolδ/εとPCNA、FEN1が関与するロングパッチ(LP)経路がある。我々は、すでにニワトリDT40細胞からFEN1破壊株、Polβ破壊株およびその2重破壊株を作製した。本研究は、これら破壊株の表現型、および異なる塩基損傷の修復におけるSP BERとLP BERの役割分担の解析を目的に行い、次の結果を得た。(1)2重破壊株は上記2経路の重要酵素が欠損しているにも関わらず生存可能なことは、代替酵素ないし新修復経路の存在を示唆した。(2)各破壊株の増殖能は野生株より低く、FEN1破壊株及び2重破壊株でアポトーシス細胞が増加した。(3)MMSに対しPolβ破壊株とFEN1破壊株は同程度の高感受性、H_2O_2に対してFEN1破壊株と2重破壊株は高感受性、Polβ破壊株は野生株と同程度の感受性を示した。(4)細胞から核抽出液を作製し、またウラシル(U)ないし8-オキソグアニン(8OG)を含むアッセイ基質を作製し、BER活性の測定条件を確立した。(5)この系を用いて、U基質を用いると野生株とPolβ破壊株のBER活性に差がないが、FEN1破壊株と2重破壊株の活性は著しく低下していた。(6)8OG基質では全BER活性はU基質と同様の結果を得たが、LP BER活性ではPolβ破壊株は野生株より高い活性を示した。(7)これら結果は、野生株とPolβ破壊株がH_2O_2に対して同程度の感受性を示し、FEN1破壊株と2重破壊株が高感受性を示す結果と一致した。

研究成果

• [雑誌論文] Evidence for a role of vertebrate Rad52 in the repair of topoisomerase II-mediate DNA damage. (2005)
  • 著者名/発表者名: Adachi, N.
  • 雑誌名: DNA Cell Biol. 24 ページ: 388-393
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Genetic interaction between DNA polymerase b and DNA-PKcs in neurogenesis and embryogenesis. (2005)
  • 著者名/発表者名: Niimi, N.
  • 雑誌名: Cell Death Diff. 12 ページ: 184-191
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Edivence for a role of vertebrate Rad52 in the repaire of topoisomerase II-mediated DNA damage (2005)
  • 著者名/発表者名: Adachi, N., Iiizumi, S., Koyama, H.
  • 雑誌名: DNA Cell Biol. 24 ページ: 388-393
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Genetic interaction between DNA polymerase b and DNA-PKcs in neurogenesis and embryogenesis (2005)
  • 著者名/発表者名: Niimi, N., Sugo, N., Aratani, Y., Koyama, H.
  • 雑誌名: Cell Death Differentiation 12 ページ: 184-191
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Genetic interactions between BLM and the nonhomologous end-joining pathway in human cells. (2004)
  • 著者名/発表者名: So, S.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 279 ページ: 55433-55442
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] P53 deficiency rescues apoptosis but not differentiation in DNA polymerase beta-deficient mice. (2004)
  • 著者名/発表者名: Sugo, N.
  • 雑誌名: Mol.Cell.Biol. 24 ページ: 9470-9477
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Loss of nonhomologous end-joining confers camptothecin resistance in DT40 Cells. Implications for the repair of topoisomerase I-mediated DNA damage. (2004)
  • 著者名/発表者名: Adachi, N.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 279 ページ: 37343-37348
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Genetic evidence for involvement of two distinct nonhomologous end-joining pathways in repair of topoisomerase II-mediated DNA damage. (2004)
  • 著者名/発表者名: Adachi, N.
  • 雑誌名: Biochem Biophys.Res.Commun. 318 ページ: 856-861
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Genetic interactions between BLM and the nonhomologous end-joining pathway in human cells (2004)
  • 著者名/発表者名: So, S., Adachi, N., Lieber, M., Koyama, H.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 279 ページ: 55433-55442
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] p53 deficiency rescues apoptosis but not differentiation in DNA polymerase beta-deficient mice (2004)
  • 著者名/発表者名: Sugo, N., Niimi, N., Aratani, Y., Hayashi, K., Koyama, H.
  • 雑誌名: Mol. Cell. Biol. 24 ページ: 9470-9477
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Loss of nonhomologous end-joining confers camptothecin resistance in DT40 cells: Implications for the repair of topoisomerase I-mediated DNA damage (2004)
  • 著者名/発表者名: Adachi, N., So, S., Koyama, H.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 279 ページ: 37343-37348
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Genetic evidence for involvement of two distinct nonhomologous end-joining pathways in repair of topoisomerase II-mediated DNA damage (2004)
  • 著者名/発表者名: Adachi, N., Iiizumi, S., So, S., Koyama, H.
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun. 318 ページ: 856-861
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] p53 deficiency rescues apoptosis but not differentiation in DNA polymerase beta-deficient mice. (2004)
  • 著者名/発表者名: Sugo, N.
  • 雑誌名: Mol.Cell.Biol. 24 ページ: 9470-9477
• [雑誌論文] Loss of nonhomologous end-joining confers camptothecin resistance in DT40 cells Implications for the repair of topoisomerase I-mediated DNA damage. (2004)
  • 著者名/発表者名: Adachi, N.
  • 雑誌名: J.Biol.Chem. 279 ページ: 37343-37348
• [雑誌論文] Genetic evidence for involvement of two distinct nonhomologous end-joining pathways in repair of topoisomerase II-mediated DNA damage. (2004)
  • 著者名/発表者名: Adachi, N.
  • 雑誌名: Biochem.Biophys.Res.Commun. 318 ページ: 856-861
• [雑誌論文] Hypersensitivity of nonhomologous DNA end-joining mutants to VP-16 and ICRF-193-Imprications for repair of topoisomerase II-mediated DNA damage (2003)
  • 著者名/発表者名: Adachi, N., Suzuki, H., Iizumi, S., Koyama, H.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 278 ページ: 35897-35902
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Decreased c-myc expression involved in X-ray-induced apoptotic cell death of human T-cell leukemia cell line MOLT-4 (2003)
  • 著者名/発表者名: Enomoto, A., Suzuki, N., Kang, Y., Hirano, K., Matsumoto, Y., Zhu, J., Morita, A., Hosoi, Y., Sakai, K., Koyama, H.
  • 雑誌名: Int. J. Radiat. Biol. 79 ページ: 589-600
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Enforced cytokinesis without complete nuclear division in embryonic cells depleting the activity of DNA topoisomerase II α (2003)
  • 著者名/発表者名: Akimitsu, N., Adachi, N., Hirai, H., Hossain, M.S., Hamamoto, H., Kobayashi, M., Aratani, Y.Koyama, H., Sekimizu, K.
  • 雑誌名: Gene Cells 8 ページ: 393-402
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Evidence for a role of vertebrate Rad52 in the repair of topoisomerase II-mediate DNA damage.
  • 著者名/発表者名: Adachi, N.
  • 雑誌名: DNA Cell Biol. (In press)
• [文献書誌] Adachi, N.: "Hypersensitivity of nonhomologous DNA end-joining mutants to VP-16 and ICRF-193 -Implications for repair of topoisomerase II-mediated DNA damage"J.Biol.Chem.. 278. 35897-35902 (2003)
• [文献書誌] Enomoto, A.: "Decreased c-myc expression and its involvement in X-ray-induced apoptotic cell death of human T-cell leukemia cell line MOLT-4"Int.J.Radiat.Biol.. 79. 589-600 (2003)
• [文献書誌] Akimitsu, N.: "Enforced cytokinesis without complete nuclear division in embryonic cells depleting the activity of DNA topoisomerase IIα"Genes Cells. 8. 393-402 (2003)