精子形成における突然変異誘導機構の探索

• 研究課題/領域番号: 15657056
• 研究種目: 萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 進化生物学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 木下 和生 京都大学, 医科学研究科, 科学技術振興助教授 (50293874)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2005
• 研究課題ステータス: 完了 (2005年度)
• 配分額: 3,400千円 (直接経費: 3,400千円); 2005年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円); 2004年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円); 2003年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
• キーワード: 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

研究概要

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。

研究成果

• [雑誌論文] Negative regulation of activation-induced cytidine deaminase in B cells (2006)
  • 著者名/発表者名: Muto, T. et al.
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci USA 103・8 ページ: 2752-2757
• [雑誌論文] Role of DNA, polymerase theta in tolerance of endogenous and exogenous DNA damage in mouse B cells (2006)
  • 著者名/発表者名: Ukai, A. et al.
  • 雑誌名: Genes Cells 11・2 ページ: 111-121
• [雑誌論文] Evolution of class switch recombination function in fish activation-induced cytidine deaminase, AID (2006)
  • 著者名/発表者名: Wakae, K. et al.
  • 雑誌名: Int Immunol 18・1 ページ: 41-47
• [雑誌論文] A target selection of somatic hypermutations is regulated similarly between T and B cells upon activation-induced cytidine deaminase expression (2005)
  • 著者名/発表者名: Kotani, A., Okazaki, I.M., Muramatsu, M., Kinoshita, K., Begum, N.A., Nakajima, T., Saito, H., Honjo, T.
  • 雑誌名: Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A. 102 ページ: 4506-4511
• [雑誌論文] Separate domains of AID are required for somatic hypermutation and class-switch recombination (2004)
  • 著者名/発表者名: Shinkura, R., Ito, S., Begum, N.A., Nagaoka, H., Muramatsu, M., Kinoshita, K., Sakakibara, Y., Hijikata, H., Honjo, T.
  • 雑誌名: Nat.Immunol. 5 ページ: 707-712
• [雑誌論文] Uracil DNA glycosylase activity is dispensable for immunoglobulin class switch (2004)
  • 著者名/発表者名: Begum, N.A., Kinoshita, K., Kakazu, N., Muramatsu, M., Nagaoka, H., Shinkura, R., Biniszkiewicz, D., Boyer, L.A., Jaenisch, R., Honjo, T.
  • 雑誌名: Science 305 ページ: 1160-1163
• [雑誌論文] De novo protein synthesis is required for activation-induced cytidine deaminase-dependent DNA cleavage in immunoglobulin class switch recombination (2004)
  • 著者名/発表者名: Begum, N.A., Kinoshita, K., Muramatsu, M., Nagaoka, H., Shinkura, R., Honjo, T.
  • 雑誌名: Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A. 101 ページ: 13003-13007
• [文献書誌] 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)
• [文献書誌] 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)
• [文献書誌] 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)
• [文献書誌] 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)
• [文献書誌] Stavnezer, J., Kinoshita, K., Muramatsu, M., Honjo, T.: "Molecular Biology of B cells (Molecular Mechanism of Class Switch Recombination)"Elsevier Academic Press. 589 (2004)