DNAの酸化損傷を抑制する新規蛋白質の機能解析

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14580687
• 研究機関: 福岡歯科大学
• 研究代表者: 高木 康光 福岡歯科大学, 歯学部, 助教授 (20212003)
• 研究分担者: 関口 睦夫 生物分子工学, 所長 (00037342)
• キーワード: DNA修復 / DNA酸化損傷 / 自然突然変異 / 酸化グアニン / 自然発がん

研究概要

DNA-に取り込まれる変異原性ヌクレオチド8-oxo-dGTPを分解する大腸菌のMutT蛋白質と哺乳類の相同蛋白質であるMTH1の機能解析を基に、酸化グアニン(8-oxo-G)による突然変異誘発の防御機構の解明を行ってきた。Mth1を欠く細胞およびマウスを樹立し、Mth1-/-細胞の自然突然変異率やMth1-/-マウスでの腫瘍の自然発生率が野生型のそれらに比べ有意に高いことを証明したが、Mth1欠損による自然突然変異率の上昇は野生型の2倍程度で、mutT欠損大腸菌における上昇率(約200〜1000倍)に比べると非常に低くかった。そこでMTH1の他に同様な機能をもつ蛋白質があり、それがMTH1の機能を補完しているという仮説に基づいて検索を行った。
その結果、MTH2およびNUDT5が強制発現により大腸菌mutT-株の表現型(高い自然突然変異発生率)を抑圧することを見いだした。更に、MTH2に8-oxo-dGTPase活性を検出し、本酵素がMTH1のバックアップとして機能していることを示唆したが、NUDT5については8-oxo-dGDPase活性を同定した。これらの知見をまとめ、MutT関連酵素群の生理的機能について以下のような考察を発表した。(1)8-oxo-dGTPはMTH1およびMTH2蛋白質により8-oxo-dGMPに分解され再利用はない。(2)しかし8-oxo-dGTPは細胞内に存在する種々の脱リン酸化酵素により8-oxo-dGDPにも分解される。またdGDPの直接酸化によっても8-oxo-dGDPは生成される。このようにして生じた8-oxo-dGDPは8-oxo-dGTPにもどり、DNAに取り込まれ変異原となりうる危険がある。(3)NUDT5蛋白質は8-oxo-dGDPの分解に関わることで変異原ヌクレオチドをヌクレオチドプールから除く機能を担った蛋白質である。

研究成果

• [文献書誌] Sanada, M., Takagi, Y., Ito, R., Sekiguchi, M.: "Killing and mutagenic actions of dacarbazine, a chemotherapuetic alkylating agent, on human and mouse cells : effects of Mgmt and Mlh1 mutations."DNA repair. In press. (2004)
• [文献書誌] Takagi, Y., et al.: "Roles of MCMT and MLH1 proteins in alkylation-induced apoptosis and mutagenesis"DNA repair. 2. 1135 (2003)
• [文献書誌] Cai, J.P., Ishibashi, T., Takagi, Y., Hayakawa, H., Sekiguchi, M.: "Mouse MTH2 protein which prevents mutations caused by 8-oxoguanine nucleotide"Biochem Biophys Res Commun. 305. 1073 (2003)
• [文献書誌] Ishibashi, T., Sekiguchi, M.: "A novel mechanism for preventing mutations caused by oxidation of guanine nucleotides"EMBO Report. 4. 479 (2003)