太陽紫外線の脅威を軽減させる光回復酵素の特性解析とその分子進化論的考察

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09308020
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 池永 満生 京都大学, 放射線生物研究センター, 教授 (70025378)
• 研究分担者: 八木 孝司 京都大学, 医学研究科, 助教授 (80182301) ; 加藤 友久 京都大学, 放射線生物研究センター, 助手 (50301247) ; 藤堂 剛 京都大学, 放射線生物研究センター, 助教授 (90163948)
• キーワード: 太陽紫外線 / 皮膚がん / DNA損傷の修復 / ピリミジンダイマー / (6-4)光産物 / 光回復酵素 / ヒトホモログ遺伝子 / 分子進化

研究概要

1. 太陽紫外線に高感受性を示すヒト遺伝病の遺伝子解析
太陽紫外線の露光部に皮膚癌を多発する色素性乾皮症(XP)の相補性群(原因遺伝子)の分布を、日本人と中国人の患者で比較した。中国人XP患者にはC群が非常に多く、欧米における分布と類似していたが、日本人XP患者ではC群が稀であることと対照的であった。また、皮膚が紫外線高感受性のコケイン症患者で、神経症状を伴わない世界で最初の例を見出した。
2. 異なる生物種からの(6-4)光回復酵素遺伝子の単離
すでに我々が単離したショウジョウバエとツメガエルの遺伝子、及びこのヒトホモログ遺伝子の間でアミノ酸レベルでよく保存されている領域を利用して、ゼブラフィッシュと高等植物のアラビドプシスから(6-4)光回復酵素遺伝子を単離した。これらの遺伝子を、酵素欠損の大腸菌で発現させると、紫外線の致死効果の著しい光回復が認められた。また、大腸菌で高発現させたタンパクを精製し、 (6-4)光産物を特異的に修復することを確認した。
3. (6-4)光回復酵素の分子進化
アミノ酸の一次構造の類似性から、単細胞のClass Iピリミジンダイマー(CPD)光回復酵素、高等生物のClass II CPD光回復酵素、(6-4)光回復酵素、ヒト(6-4)光回復酵素ホモログ、植物の青色光受容体は、一つのファミリーを形成していることを明らかにした。分子進化論的解析から、これらのタンパク質は祖先遺伝子であるCPD光回復酵素遺伝子が、原核生物が真核生物と分岐する以前に最低8回の遺伝子重複を起こし、 (6-4)-光回復酵素や青色光受容体に変化したと考えられる。

研究成果

• [文献書誌] Zhen-Bo Han: "Assignment of three Chinese xeroderma plgmentosum patlents to complementation group C and one to group E." British J.Dermatology. 138(1). 131-136 (1998)
• [文献書誌] Akemi Nakagawa: "Three-dimensional visualization of ultraviolet-induced DNA damage and its repair in human cell nuciel." Journal of Investigative Dermatology. 110(2). 143-148 (1998)
• [文献書誌] Hiroko Miyauchi-Hashimoto: "Cockayne syndrome without typical clinical manifestations including neurologic abnormalities." Journal of American Academy of Dermatology. 39(4). 565-570 (1998)
• [文献書誌] Satoshi Nakajima: "Cloning and characterization of a gene(UVR3)required for photorepair of 6-4 photoproducts in Arabidopsis thaliana." Nucleic Acids Research. 26(2). 638-644 (1998)
• [文献書誌] Mihoko Kai: "A new Drosophila ultraviolet light-damaged DNA recognition endonuclease that selectively nicks a (6-4)photoproduct site." Biochimica et Biophysica Acta. 1397. 180-188 (1998)
• [文献書誌] Toshimi Mizukoshi: "Studies on the Chemical Synthesis of Oligonucleotides Containing the (6-4)Photoproduct of Thymine-Cytosine and Its Repair by (6-4)Photolyase." Journal of tha American Chemical Society. 120(41). 10634-10642 (1998)
• [文献書誌] 池永満生・野村大成・森本兼曩(編): "環境と健康II" へるす出版, 310 (1998)