活性酸素によるDNA修復酵素の誘導と遺伝子制御に関する研究

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06454638
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 米井 脩治 京都大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (60093340)
• 研究分担者: 張 秋梅 京都大学, 大学院・理学研究科, 助手 (00260604)
• キーワード: レドックス / SoxRS / チオレドキシン / 活性酸素 / DNA修復 / シグナル伝達 / 酸化ストレス / 遺伝子発現

研究概要

大腸菌のスーパーオキサイド誘導性遺伝子soiの発現はSoxRSによって正の調節を受けているが、嫌気的条件下でも細胞内のレドックスの変化によっても誘導された。センサーであるSoxRタンパクがレドックス変化を感知した結果である。なぜなら,レドックスに変化を与えるジアミドによっても誘導され、しかもsoxRS遺伝子に強く依存したからである。SoxRSはスーパーオキサイドに特異的に応答する調節因子とされてきたが、細胞内レドックスにも敏感に反応することが分かった。大腸菌のみならず細胞にはレドックスのバランスを巧みに維持する機構が備わっている。その一つはグルタチオン/グルタレドキシンシステムで、他方はチオレドキシンシステムである。本研究ではチオレドキシンシステムに注目して研究した。大腸菌のチオレドキシン(trxA)およびチオレドキシン還元酵素(trxB)の遺伝子突然変異株でのkatG::kacZの誘導合成を野生株と比較させた。ストレッサーである過酸化水素の投与には関係せず、katG(ヒドロペルオキシダーゼの遺伝子)の発現は、trxA株では減少しtrxB株では常に亢進していることが分かった。katG遺伝子の発現はoxyRだけでなくrpoSによって調節されている。そこで、trxA、trxB株にoxyR変異を導入した。過酸化水素で誘導されるkatG遺伝子の発現はoxyR変異によって大きく減少するが、残存するは発現はチオレドキシンやその還元酵素の欠損の影響を受けなかった。つまり、レドックスのバランス異常のシグナルは明らかにOxyR経由で遺伝子発現を起こしたと考えてよい。しかし、活性化されたOxyR(酸化型)が還元型の戻る機構にチオレドキシンシステムが作動したとも考えられる。

研究成果

• [文献書誌] Zhang QM, T Takemoto & S Yonei: "The sensitivity of three soi mutants of Escherichia coli to oxidizing agents" Environ. Mutagen Res. Comm.16. 397-402 (1995)
• [文献書誌] 米井脩治、張秋梅: "酸化的ストレスによる遺伝子発現とその調節" 環境変異原研究. 16. 345-355 (1995)
• [文献書誌] 張秋梅、米井脩治: "スーパーオキシド誘導性遺伝子とその発現制御" 放射線科学. 38. 46-50 (1995)
• [文献書誌] Zhang QM, J Fujimoto & S Yonei: "Enzymatic repair of 5'-formyluracil in DNA caused by ionizing radiation in cell extract from mouse liver" Int. J. Radiat. Biol.68. 603-607 (1995)
• [文献書誌] Zhang QM & S Yonei: "Molecular cloning and cahracterization of a new member of the soxRS regulon in Escherichia coli" J. Bacteriol.(in press).
• [文献書誌] Takemoto T, QM Zhang & S Yonei: "In vivo evaluation of 3'-blocking damage in DNA as a mutagenic lesion caused by hydrogen peroxide in Escherichia coli" Mutat. Res.(in press).
• [文献書誌] 米井脩治、張秋梅: "活性酸素と医食同源-分子論的背景と医食の接点を求めて(井上正康編)" 共立出版(印刷中),