放射線および活性酸素に対する細胞応答とその制御機構に関する研究

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10480132
• 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, 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: 放射線 / 活性酸素 / チオレドキシン / グルタレドキシン / 酸化ストレス応答 / OxyR / SoxR / レドックス制御

研究概要

細胞内での過剰の活性酸素の発生により、細胞成分は非特異的な酸化を受けさまざまな障害が引き起こされる。大腸菌においては、さまざまな環境因子や代謝によりもたらされる細胞内の活性酸素濃度の増大に対して、それを感知し、特定の遺伝子の発現の誘導を行う。このような活性酸素ストレスで誘導されるものの一つとして、スーパーオキサイドによるストレスに対するSoxRSレギュロンが知られている。SoxRタンパクは[2Fe-2S]クラスターを持ち、これが酸化されることにより活性化され、このレギュロンの転写のアクチベーターであるSoxSタンパクの発現を誘導する。zwf(glucose6-phosphate dehydor ogenase)の変異によるNADPHの産生の減少により、かえってSoxRXレギュロンの誘導が増すという報告もあり、この[2Fe-2S]クラスターは直接スーパーオキサイドにより酸化されるのではなく、細胞内のレドックスバランスにより影響されると考えられる。多くの細胞同様、大腸菌も細胞内を還元状態に保つために、チオレドキシン系とグルタレドキシン系を持っている。還元型のチオレドキシン及びグルタレドキシンは、幾つかの酵素の水素供与泰として働く事がわかっている。大腸菌は、少なくとも2つのチオレドキシンと3つのグルタレドキシンを持っている。SoxRの酸化還元に、大腸菌のこれらのタンパクが関わっているかどうかを、soxSとlacZの融合遺伝子を用いて調べたところ、グルタレドキシンlをコードするgrxA遺伝子の変異株では、soxSの発現誘導の増加がみられた。さらに、他のチオレドキシン、グルタレドキシンの変異株及び二重、三重変異株についても検討した。また、チオレドキシン及びグルタレドキシンを過剰発現させた結果も本研究の結論を支持した。

研究成果

• [文献書誌] Zhang Q.-M.,N.Ishikawa,T.Nakahara and S.Yonei: "Escherichia coli MutY protein has a guanine-DNA glycosylase that acts on 7, 8-dihydro-8-oxoguanine: guanine mispair to prevent spontaneous G: C-C: G transversions"Nucleic Acids Res.. 26. 4669-4675 (1999)
• [文献書誌] Zhang Q.-M.,H.Sugiyama,I.Miyabe,S.Matsuka,K.Kino,I.Saito and S.Yonei: "Replication in vitro and cleavage by restriction endonuclease of 5-formyluracil- and 5-hydroxymethyluracil-containing oligonucleotides"Int. J. Radiat. Biol.. 75. 59-65 (1999)
• [文献書誌] Takao M.,Q.-M.Zhang,S.Yonei and A.Yasui: "Differential subcellular localization of human MutY homolog (hMYH) and the functional activity of adenine: 8-oxoguanine DNA glycosylase"Nucleic Acids Res.. 27. 3638-3644 (1999)
• [文献書誌] 張秋梅,松本由記子,米井脩治: "大腸菌の MutM、MutY タンパクの構造と機能"放射線生物研究. 34. 303-314 (1999)
• [文献書誌] Myabe I.,Q.-M.Zhang,Y.Kano and S.Yonei: "Histone-like protein HU is required for recA gene-dependent DNA repair and SOS induction pathways in UV-irradiated Escherichia coli"Int. J. Radiat. Biol.. 76. 43-49 (2000)
• [文献書誌] Zhang, Q.-M., A. Tachibana and S. Yonei: "Experimental Protocols for reactive oxygen species (ROS) and reactive nitrogen species (RNS) (Edited by N. Taniguchi and J. M. C. Gutteridge)"Oxford University Press, London (印刷中). (2000)
• [文献書誌] Q.-M. Zhang, Y. Matsumoto, T. Nakahara, K. Hashiguchi and S. Yonei: "Free Radicals in Chemistry, Biology and Medicine 2000 (Edited by T. Yoshikawa, J. Yamamoto, Y. Naito and S. Toyokuni)"Elsevier, Amsterdam (印刷中). (2000)