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2018 年度 実施状況報告書

放射線誘導性タンパク質DdrA及びそのパラログDdrAPの構造機能解析

研究課題

研究課題/領域番号 17K07730
研究機関東洋大学

研究代表者

鳴海 一成  東洋大学, 生命科学部, 教授 (90343920)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワードDNA修復 / 放射線抵抗性細菌 / DAN損傷誘導性 / ゲノム2本鎖切断修復
研究実績の概要

放射線誘導性タンパク質DdrA及びそのパラログDdrAPの構造機能解析の一環として、D. radiodurans ddrA ddrAP二重遺伝子欠失株を作製し、PCRによって標的領域の完全欠失を確認した。野生株及びこれまでに作製した3種類の欠失変異株(ΔddrA、ΔddrAP、ΔddrA ΔddrAP)を用いて、薬剤感受性試験を行った結果、ddrAP遺伝子欠失株と二重欠失株はブレオマイシンとノボビオシンに耐性を示した。また、ddrA欠失株は紫外線とナリジクス酸に僅かに感受性を示した。ddrAP遺伝破壊株は紫外線感受性を示さなかったが、二重欠失株はddrA欠失株以上の紫外線感受性を示した。さらに、3種類の遺伝子欠失株のメタンスルホン酸メチル、メタンスルホン酸エチル及び過酸化水素に対する耐性は野生株と同程度であった。これらの結果から、DdrAはDNAジャイレースのサブユニットA、DdrAPはDNAジャイレースのサブユニットBとそれぞれ相互作用することが示唆された。タンパク質の精製については、D. geothermalis ddrA構造遺伝子領域をPCR増幅したものをpET16a及びpET23bベクターにクローニングし、5’領域にHisタグを付けたddrA遺伝子、3’領域にHisタグを付けたddrA遺伝子を作製し、それぞれについてpET9aを用いてベクター交換を行い、カナマイシン耐性マーカーを持つ発現プラスミドを作製した。これらのプラスミドを用いて大腸菌BL21(DE3)をpLysSプラスミドと共に形質転換することで、発現系を構築した。IPTG誘導でタンパク質誘導した結果、N末端のHisタグを付加したDdrAタンパク質は不溶性の沈殿を形成し大量生成が困難であったが、C末端のHisタグを付加したDdrAタンパク質は易溶性で、TALONカラムを用いて大量精製することに成功した。

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

D. radiodurans ddrA遺伝子及びddrAP遺伝子に関する3種類の欠失変異株の作製が完了し、各種薬剤に対する感受性試験も完了した。また、タンパク質の発現及び精製についても一定の目処が付いたことから、当初の計画どおり研究が進んでいる。

今後の研究の推進方策

現在、C末端のHisタグを付加したDdrAタンパク質を抗原として、抗DdrAタンパク質ポリクローナル抗体を作製中である。今後、この抗体を用いてウエスタンブロット解析を行い、細胞中におけるDdrAタンパク質の誘導について調べる予定である。また、DdrAタンパク質、DdrAPタンパク質がともにDNAジャイレースと相互作用することを示唆するデータが得られたため、2019年度にはDdrAタンパク質とDdrAPタンパク質同士の相互作用、さらにはDNAジャイレースと相互作用することが知られているDNA修復促進タンパク質PprAとの関係についても調べる予定である。

次年度使用額が生じた理由

抗DdrAタンパク質ポリクローナル抗体がまだ取得できていないため、ウエスタンブロット解析に要する物品費を次年度に使用する必要が生じた。当該抗体を2019年度に取得した後に、ウエスタンブロット解析に要する物品費を2019年度に請求した助成金と合わせて使用する計画である。

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 3件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Extended structure of pleiotropic DNA repair-promoting protein PprA from Deinococcus radiodurans2019

    • 著者名/発表者名
      Motoyasu Adachi, Rumi Shimizu, Chie Shibazaki, Katsuya Satoh, Satoru Fujiwara, Shigeki Arai, Issay Narumi. Ryota Kuroki
    • 雑誌名

      The FASEB Journal

      巻: 33 ページ: 3647-3658

    • DOI

      10.1096/fj.201801506R

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Genetic analysis of the radioresistant bacterium Deinococcus aeries TR01252019

    • 著者名/発表者名
      Katsuya Satoh, Hiroki Arai, Toshihiko Sansen, Hidenori Hayashi, Issay Narumi, Yutaka Oono
    • 雑誌名

      QST Takasaki Annual Report 2017

      巻: 1 ページ: 100

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Knockout and plasmid complementation of the pprA gene in the radioresistant bacterium Deinococcus radiodurans2019

    • 著者名/発表者名
      Shogo Tanabe, Toshihiko Sanzen, Katsuya Satoh, Yutaka Oono, Issay Narumi
    • 雑誌名

      QST Takasaki Annual Report 2017

      巻: 1 ページ: 107

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Enlargement of Deinococcus grandis spheroplasts requires Mg2+ or Ca2+2018

    • 著者名/発表者名
      Koki Nishino, Yusuke Morita, Sawako Takahashi, Mai Okumura, Shusaku Shiratani, Kousuke Umemura, Issay Narumi, Chie Kondo, Ryosuke Ochiai, Taku Oshima, Hiromi Nishida
    • 雑誌名

      Microbiology

      巻: 164 ページ: 1361-1371

    • DOI

      10.1099/mic.0.000716

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Transformation efficiency of spheroplasts and normal cells of Deinococcus radiodurans2018

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Morita, Issay Narumi, Hiromi Nishida
    • 雑誌名

      富山県立大学紀要

      巻: 28 ページ: 41-44

    • オープンアクセス
  • [学会発表] たんぽぽ計画における宇宙曝露したDeinococcus属細菌の生存とDNA損傷の解析2019

    • 著者名/発表者名
      河口優子、矢田部純、藤原大祐、澁谷美緒、林梨沙子、木下伊織、村野由佳、青木元秀、谷口紀恵、鳴海一成、橋本博文、横堀伸一、山岸明彦
    • 学会等名
      第44回生命の起源および進化学会学術講演会
  • [学会発表] たんぽぽ計画:微生物宇宙曝露実験2019

    • 著者名/発表者名
      横堀伸一、河口優子、富田-横谷香織、北村駿太、鳴海一成、矢田部純、藤原大祐、橋本博文、今井栄一、山岸明彦
    • 学会等名
      第19回宇宙科学シンポジウム
  • [学会発表] 放射線抵抗性細菌由来TLSポリメラーゼの大腸菌での発現解析2018

    • 著者名/発表者名
      三善英彦、佐藤勝也、大野豊、鳴海一成
    • 学会等名
      QST高崎サイエンスフェスタ2018
  • [学会発表] 微生物の宇宙曝露によるゲノム切断損傷のPFGE解析2018

    • 著者名/発表者名
      井上遼一、河口優子、藤原大佑、矢田部純、澁谷美緒、林梨沙子、横堀伸一、橋本博文、鳴海一成、山岸明彦
    • 学会等名
      第19回極限環境生物学会年会
  • [学会発表] Deinococcus grandis由来TLSポリメラーゼの大腸菌内での発現2018

    • 著者名/発表者名
      三善英彦、佐藤勝也、鳴海一成
    • 学会等名
      第19回極限環境生物学会年会
  • [学会発表] Deinococcus grandisスフェロプラスト巨大化の機構解明2018

    • 著者名/発表者名
      西野弘起、森田裕介、高橋沙和子、鳴海一成、大島拓、西田洋巳
    • 学会等名
      日本農芸化学会中部支部第183回支部例会
  • [学会発表] 宇宙環境に2年間曝露したDeinococcus radioduransのPFGE解析2018

    • 著者名/発表者名
      井上遼一、河口優子、藤原大佑、矢田部純、澁谷美緒、林梨沙子、横堀伸一、橋本博文、鳴海一成、山岸明彦
    • 学会等名
      日本宇宙生物科学会第32回大会
  • [学会発表] 宇宙実験たんぽぽ計画における微生物捕集と曝露実験の科学成果2018

    • 著者名/発表者名
      河口優子、澁谷美緒、木下大佑、矢田部純、林梨沙子、横堀伸一、橋本博文、鳴海一成、山岸明彦
    • 学会等名
      日本宇宙生物科学会第32回大会
  • [学会発表] The comparative genomic analysis between Deinococcus radiodurans, D. grandis, and D. aerius2018

    • 著者名/発表者名
      Katsuya Satoh, Toshihiko Sanzen, Issay Narumi, Yutaka Oono
    • 学会等名
      12th International Conference on Extremophiles (Extremophiles 2018)
    • 国際学会
  • [学会発表] Expression of translesion DNA polymerase genes from Deinococcus grandis in Escherichia coli2018

    • 著者名/発表者名
      Toshihiko Sanzen, Katsuya Satoh, Issay Narumi
    • 学会等名
      12th International Conference on Extremophiles (Extremophiles 2018)
    • 国際学会
  • [学会発表] Survival and DNA damage of cell-aggregate of Deinococcus spp. exposed in space for two-years2018

    • 著者名/発表者名
      Yuko Kawaguchi, Mio Shibuya, Iori Kinoshita, Risako Hayashi, Jun Yatabe, Daisuke Fujiwara, Issay Narumi, Yuka Murano, Hirofumi Hashimoto, Shin-ichi Yokobori, Akihiko Yamagishi
    • 学会等名
      42nd Committee on Space Research Scientific Assembly (COSPAR 2018)
    • 国際学会
  • [図書] 加速器ハンドブック(日本加速器学会編)第16章 16.4 放射線抵抗性の機構2018

    • 著者名/発表者名
      鳴海一成(分担執筆)
    • 総ページ数
      596(うち、467-468を担当)
    • 出版者
      丸善出版
    • ISBN
      978-4-621-08901-9
  • [備考] 東洋大学 生命科学部 生命科学科 放射線微生物学研究室

    • URL

      http://www2.toyo.ac.jp/~narumi/index.html

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公開日: 2019-12-27  

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