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2016 年度 実施状況報告書

高エネルギーリン酸化合物が引き起こすゲノム不安定性に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 16K16195
研究機関千葉大学

研究代表者

佐々 彰  千葉大学, 大学院理学研究科, 特任助教 (10738347)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードゲノム / DNA損傷 / リボヌクレオチド / DNA修復 / 酵素 / 突然変異
研究実績の概要

ATPやGTPなどの高エネルギーリン酸化合物(リボヌクレオチド、NTP)は、エネルギー産生の基質やRNA前駆体として必須である一方で、DNA複製中にDNA前駆体と間違われてゲノムに取り込まれることがある。さらにNTPの代表的な損傷体である8-oxo-GTPのDNAへの取り込みはゲノムを崩壊させ、重篤な疾患の引き金になり得る。本研究の目的は、NTPがDNAに取り込まれた際の突然変異誘発機構、及び修復メカニズムを明らかにすることである。
本研究計画では、次の3点に着目して実験を進める。①DNAに取り込まれたGTPや8-oxo-GTP、すなわちDNA中のリボグアノシン(rG)及び8オキソリボグアノシン(8-oxo-rG)が引き起こすDNA複製エラー、②rG及び8-oxo-rGの修復機構、③ヒト細胞内でのrG及び8-oxo-rGの突然変異誘発能。
本年度は、上記計画の①について、rGまたは8-oxo-rGを含むDNAを鋳型とした場合の、ヒトDNAポリメラーゼ(Pol)であるPol α、Pol κ及びPol ηによるDNA合成反応を解析した。その結果、Pol αは鋳型上のrGを効率よく乗り越えてDNA合成を行ったが、Pol αのDNA合成活性は8-oxo-rGによって強く阻害された。Pol κは、rG及び8-oxo-rGの手前で強くDNA合成を停止した。一方、Polηはどちらのリボヌクレオチドも非常に効率よく乗り越えてDNAの合成を行った。8-oxo-rGを乗り越える際に、Pol αは8-oxo-rGの向かい側に誤ったヌクレオチドであるdAMPを取り込んだのに対して、Pol κ及びPol ηは正しいヌクレオチドであるdCMPを取り込む傾向にあった。このことから、特にPol ηは8-oxo-rGを効率よく、かつ複製エラーを起こすことなく乗り越えてDNA合成を行うことが示唆された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

ほぼ計画通りに、in vitroにおけるDNA中のrG及び8-oxo-rGが引き起こすDNA複製エラーについて解析を行うことができた。

今後の研究の推進方策

精製したDNA修復タンパク質を用いて、in vitroにおけるDNA中のrG及び8-oxo-rGの修復メカニズムの解析を行う。また、細胞内におけるリボヌクレオチドの突然変異誘発能及び修復機構の解析を行うために、ヒトBリンパ芽球細胞において、CRISPR/Cas9システムを用いてリボヌクレオチドの修復に関与すると予想される遺伝子のノックアウトを試みる。

次年度使用額が生じた理由

予定していた国際学会への参加を見送ったことで、残額が生じた。

次年度使用額の使用計画

酵素活性測定のための生化学実験試薬、及び細胞培養関連試薬の購入に使用する。また、本研究の推進において新たな知見を得るために、国内及び国際会議に参加する。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (5件)

  • [国際共同研究] NIEHS, NIH(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      NIEHS, NIH
  • [雑誌論文] DNA polymerase kappa protects human cells against MMC-induced genotoxicity through error-free translesion DNA synthesis2017

    • 著者名/発表者名
      Kanemaru Y, Suzuki T, Sassa A, Matsumoto K, Adachi N, Honma M, Numazawa S, Nohmi T.
    • 雑誌名

      Genes and Environment

      巻: 39 ページ: 6

    • DOI

      10.1186/s41021-016-0067-3

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Impact of Ribonucleotide Backbone on Translesion Synthesis and Repair of 7,8-Dihydro-8-oxoguanine2016

    • 著者名/発表者名
      Sassa A, Caglayan M, Beard WA, Wilson SH, Nohmi T, Honma M, Yasui M.
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry

      巻: 291 ページ: 24314-24323

    • DOI

      10.1074/jbc.M116.738732

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Mutagenic consequences of cytosine alterations site-specifically embedded in the human genome2016

    • 著者名/発表者名
      Sassa A, Kanemaru Y, Kamoshita N, Honma M, Yasui M.
    • 雑誌名

      Genes and Environment

      巻: 38 ページ: 17

    • DOI

      10.1186/s41021-016-0045-9

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] DNA中の酸化リボヌクレオチドにおける損傷乗り越えDNA合成と修復2016

    • 著者名/発表者名
      佐々 彰,Melike Caglayan, William A. Beard, Samuel H. Wilson, 能美 健彦, 本間 正充, 安井 学
    • 学会等名
      第39回日本分子生物学会年会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県・横浜市)
    • 年月日
      2016-11-30 – 2016-12-02
  • [学会発表] DNA中の酸化リボヌクレオチドがDNA複製及び修復機構に及ぼす影響2016

    • 著者名/発表者名
      佐々 彰,Melike Caglayan, William A. Beard, Samuel H. Wilson, 能美 健彦, 本間 正充, 安井 学
    • 学会等名
      日本環境変異原学会第45回大会
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県・つくば市)
    • 年月日
      2016-11-17 – 2016-11-18
  • [学会発表] 8oxoG付加数の異なるDNAに対する修復タンパクhOGG1の高速化量子分子動力学法による親和性評価2016

    • 著者名/発表者名
      鈴木 愛, Patrick Bonnaud, 佐々 彰, 安井 学, 宮本 明, 本間正充
    • 学会等名
      日本環境変異原学会第45回大会
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県・つくば市)
    • 年月日
      2016-11-17 – 2016-11-18
  • [学会発表] Theoretical Comparison of the Conformational Affinity between hOGG1 DNA Repair Protein and DNA holding different Numbers of 8-oxoG2016

    • 著者名/発表者名
      Ai Suzuki, Patrick Bonnaud, Akira Sassa, Manabu Yasui, Akira Miyamoto, Masamitsu Honma
    • 学会等名
      Chem-Bio Informatics Annual Meeting 2016
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京都・江戸川区)
    • 年月日
      2016-10-25 – 2016-10-27
  • [学会発表] DNA中の酸化リボヌクレオチドに対する損傷乗り越えDNA合成機構2016

    • 著者名/発表者名
      佐々 彰
    • 学会等名
      変異機構研究会第29回夏の学校
    • 発表場所
      あうる京北(京都府・京都市)
    • 年月日
      2016-09-10 – 2016-09-11

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公開日: 2018-01-16   更新日: 2022-02-16  

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