試験管内反応系を用いた高等真核細胞でのDNA鎖切断再結合反応の解析

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10216206
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 立花 章 京都大学, 放射線生物研究センター, 助手 (20188262)
• 研究分担者: 佐々木 正夫 京都大学, 放射線生物研究センター, 教授 (20013857)
• キーワード: 非相同的組換え / DNA2本鎖切断修復 / 高発癌性劣性遺伝病 / p53遺伝子 / 相同的組換え / 染色体異常

研究概要

細胞核からの抽出液を用いて線状プラスミドDNAを基質とした、DNA2本鎖切断再結合の試験管内反応系を構築した。この反応系は、再結合反応の効率だけでなく、再結合時の誤りの頻度も検出することができる。ヒト高発癌性劣性遺伝病アタキシア・テランジェクタシア患者細胞では、再結合反応の正確度が正常細胞よりも低く、しかも特定の欠失が多く見られた。このときの欠失切断点の塩基配列を調べると、数塩基の短い反復配列が見られた。また、別の高発癌性劣性遺伝病であるブルーム症候群患者由来細胞では、正常細胞よりも大きな欠失が多く見られたが、約40%では、欠失切断点に反復配列が見られなかった。以上のことから、これら遺伝病細胞ではDNA2本鎖切断の再結合に何らかの異常があるものと考えられる。他方、マウス培養細胞に放射線を照射し、そこから細胞核抽出液を調製し、試験管内DNA2本鎖切断再結合を調べると、照射線量などの違いによって再結合反応の効率と正確度に変動が見られた。このことは、放射線照射などの外界からの刺激を受けた細胞内情報伝達系によって、再結合反応機構が制御されていることを示している。しかし、同様の解析をp53遺伝子欠損マウス由来の細胞を用いて行うと、このような放射線照射による変動が見られなかった。したがって、放射線照射の様なストレスによって、非相同組換え機構を修飾する機能が誘導され、それはp53遺伝子産物によって制御されていることが明らかになった。また、ニワトリ由来の細胞株DT40を用いて、種々の相同的組換え関連遺伝子の欠損細胞での染色体異常について解析し、この細胞株では、染色体異常の生成には、相同的組換えが主要な役割を果たし、非相同的組換えはそのバックアップ機構として働いていることが明らかになった。

研究成果

• [文献書誌] Shimizu, T.: "Coordinated regulation of radioadaptive response by protein kinase C and p38 mitogen-activated protein kinase"Experimental Cell Research. 251巻2号. 424-432 (1999)
• [文献書誌] Kaneko, Y.: "Cell cycle-dependent and ATM-independent expression of human Chk1 kinase"Oncogene. 18巻25号. 3673-3681 (1999)
• [文献書誌] Tachibana, A.: "The FANCA gene in Japanese Fanconi anemia : Reports of eight novel mutations and analysis of sequence variability"Human Mutations. 13巻3号. 237-244 (1999)
• [文献書誌] Yamada, T.: "Novel mutations of the FANCG gene causing alternative splicing in Japanese Fanconi anemia"Journal of Human Genetics. 45巻(印刷中). (2000)
• [文献書誌] Takahashi, A.: "WAF1 accumulation by carbon-ion beams and α-particle irradiation in human glioblastoma cultured cells"International Journal of Radiation Biology. (印刷中).