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本研究課題では、高い放射線耐性を持つヨコヅナクマムシを材料に新規な放射線防護メカニズムの解明を目指している。本年度は、おもにクマムシに固有な新規DNA防護タンパク質であるDsupについてその防護メカニズムについて解析を進めた。Dsupはヒト培養細胞において放射線や酸化ストレスによるDNA傷害を低減する活性を持ち、in vitro において、DNAを連続的に覆うように結合する。Dsupは物理的にDNAを保護することが示唆されていたが、細胞を用いた系では修復促進によるDNA傷害抑制の可能性を排除できなかった。そこで、フェントン反応を用いた in vitro でのDNA傷害系を用いてDsupの影響を解析した。その結果、Dsupの添加量依存にDNAが防護されることが示された。In vitro ではDNA修復系が存在しないことを考えるとこの結果はDsupの作用機序が修復の促進ではなくDNAの防護であることを明瞭に示している。また、同様に放射線照射に対してもin vitroでDNA防護活性を示すことを明らかにした。さらに、放射線耐性遺伝子のクマムシにおける機能解析をすすめるためにゲノム編集技術の開発を進め、クマムシ体細胞におけるゲノム改変に成功した。DsupのようなDNA防護タンパク質存在下でもゲノム改変が可能であることを示した初めての例である。さらに、人為的なゲノム切断後の修復様式からクマムシが正確な非相同末端結合修復を行うことを見出した。クマムシに特徴的な修復様式を見出した初めての例であり、DNA防護と正確な修復機構がクマムシの放射線耐性の基盤と考えられる。
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