| 研究課題/領域番号 |
19K06622
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分43050:ゲノム生物学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 (2021-2023)
国立研究開発法人理化学研究所 (2019-2020) |
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研究代表者 |
石井 公太郎 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 放射線医学研究所 計測・線量評価部, 主任研究員 (50632965)
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| 研究分担者 |
風間 裕介 福井県立大学, 生物資源学部, 教授 (80442945)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | 重イオンビーム / DNA修復 / 線エネルギー付与 / 植物 / 変異創成 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
植物への重イオンビーム照射では、変異率が最も高くなる線エネルギー付与(至適LET)が存在する。申請者らは至適LET照射時に過剰なRPA1Eタンパク質がRAD51タンパク質の働きを阻害し、Polθタンパク質が関与する誤りやすいDNA修復経路による修復を促進させるという仮説を立てた。本研究では、全ゲノムシーケンスおよび生化学的アプローチにより、至適LET照射におけるPolθとRAD51の役割を明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
重イオンビームは電離放射線の一種である。放射線が進行方向の単位長さ当りに周囲に与えるエネルギーを線エネルギー付与（LET：単位はkeV/μm）と呼ぶ。シロイヌナズナの乾燥種子ではLET = 30 keV/μmで変異率が最大値となり、290 keV/μmでは欠失や重複などの大規模な染色体再編成が誘発される。本研究では変異率の最大値や欠失サイズの規模の最大値における生物学的要因を調査した。変異率の最大値に関しては、DNA修復酵素の１つであるRPA1E遺伝子がその候補として挙げられた。また、ゲノム中の必須遺伝子の分布が欠失サイズの上限を決める要因であることがわかった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
重イオンビーム照射では、その物理学的パラメーターであるLETを選択することで、植物に誘発できる突然変異の種類と規模を選択することができる。塩基置換などの小さい変異であれば小さいLETを、多くの遺伝子を含む巨大欠失や染色体レベルでの再編成であれば大きなLETを選択すれば良い。一方で、突然変異は、傷つけられたDNAを生物が修復する過程で生じるため、照射技術のさらなる高度化のためには生物学的なパラメーターを解明する必要がある。本研究では、欠失サイズの制御には必須遺伝子の分布を考慮する必要があることを明らかにした。これは、欠失規模のさらなるテーラーメード化を可能にする発見と言える。
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