DNA複製エラーに起因する自然突然変異の発生機構

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12213082
• 研究機関: 奈良先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 真木 寿治 奈良先端科学技術大学院大学, バイオサイエンス研究科, 教授 (20199649)
• キーワード: ミューテーター / DNA複製 / DNA報復 / ノックアウトマウス / DNA損傷 / DNAポリメラーゼ / 校正機能 / フレームシフト

研究概要

平成13年度までの我々の研究において、複製装置自身が引き起こす複製エラーの特徴付けはほぼ完了したが、予想に反して自然突然変異におけるこれらの複製エラーの貢献度は小さいことが判明した。この点を踏まえて、本年度では、まれなタイプではあるがミスマッチ修復に耐性を示す鋳型スイッチングエラーの意義とその抑制系の探索、ならびに酸素ラジカルにより生じる自然DNA損傷が自然突然変異の発生においてどの程度の寄与をしているかを検討し、以下の結果を得た。1)昨年度に新たに開発した染色体上の標的遺伝子を用いた突然変異解析系での研究により、鋳型スイッチングエラーは染色体DNA複製でも生じていることが判明した。しかしながら、これまでに鋳型スイッチングエラーに起因する変異として同定していた配列置換変異の発生頻度はプラスミド上の標的遺伝子で観察されていた頻度よりも1/100以下のきわめて低いレベルであった。鋳型スイッチングエラーに特異的な修復系が存在する可能性を検討した結果、DNAエキソヌクレアーゼIがその抑制系に関与していることを見いだした。2)超低酸素条件下で培養した大腸菌細胞での自然突然変異の解析から、ホットスポット型および非ホットスポット型の塩基置換変異の発生原因は酸素ラジカルによるDNA損傷であることを発見した。mutM mutY二重変異株を用いた解析から、この損傷は8-oxoGではない未知の損傷であることが判明した。今後の重要な研究課題として、鋳型スイッチングエラーの抑制系の分子機構の解明と哺乳動物での解析、自然塩基置換変異の原因である未知の酸化的DNA損傷の同定とそれによる変異誘発経路の解明が期待される。

研究成果

• [文献書誌] Umezu, K.: "Structural analysis of aberrant chromosomes that occur spontaneously in diploid Saccharomyces cerevisiae : Retrotransposon Ty1 plays a crucial role in chromosomal rearrangements"Genetics. 160. 97-110 (2002)
• [文献書誌] Watanabe, K.: "Involvement of RAD9-dependent damage checkpoint control in arrest of cell cycle, induction of cell death, and chromsome instability caused by defects in origin recognition complex in Saccharomyces cerevisiae"Eukaryotic Cell. 1. 200-212 (2002)
• [文献書誌] Sugaya, Y.: "Hyper-processive and slower DNA chain elongation catalyzed by DNA polymerase III holoenzyme purified from tha dnaE173 mutator mutant of Escherichia coli"Genes to Cells. 7. 385-399 (2002)
• [文献書誌] Ajima, J.: "Eleveted incidence of loss of heterozygosity (LOH) in an sgs1 mutant of Saccharomyces cerevisiae"Mutation Research. 504. 157-172 (2002)
• [文献書誌] Egashira, A.: "Mutational specificity of mice defective in the MTH1 and/or the MSH2 genes"DNA Repair. 1. 884-893 (2002)
• [文献書誌] Maki, H.: "Origins of spontaneous mutations : Specificity of base-substitution, frameshift and sequence-substitution mutageneses"Annu. Rev. Genet.. 36. 279-303 (2002)
• [文献書誌] Yoshiyama, K.: "Spontaneous hotspot mutations resistant to mismatch correction in Escherichia coli ; Transcription-dependent mutagenesis involving template-switching mechanisms"J. Mol. Biol.. 327. 7-18 (2003)
• [文献書誌] Yoshida, J.: "Positive and negative roles of homologous recombination in the maintenance of genome stability in Saccharomyces cerevisiae"Genetics. (In Press). (2003)
• [文献書誌] Higuchi, K.: "Fate of DNA replication fork encountering a single DNA lesion during oriC plasmid DNA replication in vitro"Genes to Cells. (In Press). (2003)