ヌクレオチド除去修復による遺伝情報維持と細胞機能制御機構

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12143207
• 研究機関: 特殊法人理化学研究所
• 研究代表者: 菅澤 薫 理化学研究所, 細胞生理学研究室, 副主任研究員 (70202124)
• キーワード: ヌクレオチド除去修復 / DNA損傷認識 / XPC-HR23B複合体 / 色素性乾皮症 / 塩基除去修復 / チミンDNAグリコシラーゼ

研究概要

哺乳類のゲノム全体で働くヌクレオチド除去修復(NER)機構においてDNA損傷認識因子として機能するXPC-HR23B複合体のDNA結合特異性を詳細に検討した。XPC複合体は異常塩基を含まないバブル構造やループ構造に対して特異的に結合できることから、損傷そのものではなくむしろDNA二重鎖構造の異常を認識して結合することが示唆された。さらに、この複合体はDNAの二本鎖と一本鎖の境界部を好んで結合する、構造特異的DNA結合因子であることが明らかになった。このような性質は、化学構造上の共通性を持たない種々の塩基損傷がNERによって除かれるためのメカニズムを説明する上で重要な意味を持っている。このようにXPC複合体の結合自体は損傷に依存しない一方、無細胞NER系においてDNA鎖切断が起こるためには、実際に損傷を受けた塩基が存在することが必要であった。以上の結果より、NERにおける損傷認識は1)XPC複合体によるDNA構造異常の認識、および2)それに続く損傷塩基の確認、という2段階の機構によって行われることが明らかになった。
一方、XPCと相互作用する新たな因子を探索する目的で、酵母2ハイブリッド法によるスクリーニングを行い、チミンDNAグリコシラーゼ(TDG)を得た。TDGはメチル化シトシンの脱アミノ化反応の結果生じるG/Tミスマッチを修正する塩基除去修復反応を開始する酵素で、自然突然変異の抑制に寄与することが示唆されている。XPC複合体は試験管内においてTDGと物理的に相互作用するのみならず、TDGの活性に対して促進効果を示すことがわかった。このことは、XPC複合体がNER以外の機能を持つ可能性を示唆しており、C群色素性乾皮症患者における発がん過程において、XPCの欠損によるTDG活性の低下が影響を与えていることが考えられる。

研究成果

• [文献書誌] Araki, M., et al.: "Reconstitution of damage DNA excision reaction from SV40 minichromosomes with purified nucleotide excision repair proteins"Mutation Research. 459. 147-160 (2002)
• [文献書誌] Yokoi, M., et al.: "The xeroderma pigmentosum group C protein complex XPC-HR23B plays an important role in the recruitment of transcription factor IIH to damaged DNA"Journal of Biological Chemistry. 275. 9870-9875 (2000)
• [文献書誌] Yamane K., et al.: "Retinoblastoma susceptibility protein, Rb, possesses multiple BRCT-Ws, BRCA1 carboxyl-terminus-related W regions with DNA break-binding activity"Oncogene. 19. 1982-1991 (2000)
• [文献書誌] Winkler.G.S., et al.: "Novel functional interactions between nucleotide excision DNA repair proteins influencing the enzymatic activities of TFIIH, XPG, and ERCC1-XPF"Biochemistry. 40. 160-165 (2001)
• [文献書誌] Sugasawa, K., et al.: "A multistep damage recognition mechanism for global genomic nucleotide excision repair"Genes and Development. 15. 507-521 (2001)
• [文献書誌] Kusumoto, R., et al.: "Diversity of the damage recognition step in the global genomic nucleotide excision repair in vitro"Mutation Research. 485. 219-227 (2001)
• [文献書誌] Araki, M., et al.: "Centrosome protein centrin 2/caltractin 1 is part of the xeroderma pigmentosum group C complex that initiates global genome nucleotide excision repair"Journal of Biological Chemistry. 276. 18665-18672 (2001)
• [文献書誌] Sugasawa, K., et al.: "A molecular mechanism for DNA damage recognition by the xeroderma pigmentosum group C protein complex"DNA Repair. 1. 95-107 (2002)
• [文献書誌] Ng, J.M.Y., et al.: "Developmental defects and male sterility in mice lacking the ubiquitin-like DNA repair gene mHR23B"Molecular and Cellular Biology. 22. 1233-1245 (2002)
• [文献書誌] Hey, T., et al.: "The XPC-HR23B complex displays high affinity and specificity for damaged DNA in a true-equilibrium fluorescence assay"Biochemistry. 41. 6583-6587 (2002)
• [文献書誌] Uchida, A., et al.: "The carboxy-terminal domain of the XPC protein plays a crucial role in nucleotide excision repair through interactions with transcription factor IIH"DNA Repair. 1. 449-461 (2002)
• [文献書誌] Shimizu, Y., et al.: "Xeroderma pigmentosum group C protein interacts physically and functionally with thymine DNA glycosylase"EMBO Journal. 22. 164-173 (2003)
• [文献書誌] Janicijevic, A., et al.: "DNA bending by the human damage recognition complex XPC-HR23B"DNA Repair. 2(in press). (2003)