| 研究課題/領域番号 |
19K12321
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
井倉 正枝 京都大学, 生命科学研究科, 研究員 (40535275)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 線量率効果 / アセチル化シグナル / 多様性 / エピジェネティクス / TRRAP |
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| 研究実績の概要 |
本課題では、TRRAPを介したアセチル化シグナルに着目して、線量率効果におけるアセチル化シグナルとH2AXのリン酸化の連携システムの違いを明らかにすることを目的とする。さらにDNA損傷領域で生じるヒストン化学修飾に着目して、低線量率放射線影響のエピジェネティクス制御についても検討を加え、線量率効果の違いを見定める分子基盤を構築する。これまでの研究によってTIP60を介したH2AXのアセチル化は、主に低線量率でDNA損傷に関与することが明らかになりつつある。TRRAPは、ヒストンアセチル化酵素TIP60複合体のみならず、同じくヒストンアセチル化酵素PCAFおよびMOFの構成因子でもある。TRRAPは、これらアセチル化酵素をクロマチンに誘導し、ヒストンのアセチル化を促すことがすでに報告されている。本課題において、TRRAPをノックダウンした細胞では、放射線によるDNA損傷によるガンマH2AX（リン酸化H2AX）へのインパクトは、低線量率の方が、高線量率のDNA損傷よりも大きい。このことはH2AXのアセチル化が、主に低線量率のDNA損傷応答に関与することと合致している。PCAFの関与については、H2AXのアセチル化については、PCAFは、関与せず、PCAFは、主に複製ストレスに対するフォークの分解に関与するという報告がある。このことから、PCAFとTRRAPは、本課題で着目している放射線によるDNA二本鎖切断におけるH2AXのリン酸化とアセチル化については直接的な関与は見出すことができなかった。またMOFに関しては、TIP60と同様にH4K16のアセチル化に関与するが、これまでの我々の結果から、TIP60は、MOFと連携する局面は、低線量率のDNA損傷ではなく、むしろ高線量率のDNA損傷応答に関与していることを示唆する結果を得ている。
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| 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
これまでの我々の研究からガンマH2AX は、線量率の違いに応じて、DNA修復効率における役割が異なることを示唆する実験結果が得られつつある。この違いにTIP60によるH2AXのアセチル化が関与している。これらの研究結果から、放射線によるDNA二本鎖切断におけるリン酸化H2AXを促すリン酸化酵素であるDNA-PKcsとATMについて、異なる線量率によって、役割がそれぞれ異なることが、明確になりつつある。現在、H2AXのアセチル化とリン酸化について、DNA損傷の質ごとにそれぞれ異なる役割を持つことを明らかにした論文を投稿中であり、一定の成果が得られていることもあり、おおむね順調に進んでいると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでの研究成果から線量率の違いに応じてH2AXのアセチル化とリン酸化のDNA修復効率への貢献度が異なることが明らかになった。DNA修復研究におけるヒストン化学修飾は、主にDNA修復因子やチェックポイントタンパク質を損傷クロマチン上にリクルートすることが主な役割と考えられてきた。今回、本課題を遂行するにあたり、従来の生化学的手法に加え、バイオイメージング解析を組み合わせることによって、例えば、H2AXのリン酸化は、DNA修復関連因子の損傷クロマチン上への結合を促すことに関与することは明らかであるが、H2AXのアセチル化に関してはその限りではなく、むしろ損傷クロマチンとの結合と解離のダイナミクスに関与することで、H2AXのリン酸化の役割の多様性を生み出していることが、我々の研究成果から見えてきた。今後の計画として、H2AXのアセチル化とリン酸化のバランスが、如何にゲノムの恒常性に重要であるのかをバイオセンサーなどを用いた構成的なアプローチや数理モデルなどを展開しながら明らかにしていきたい。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
現在、H2AXのアセチル化とリン酸化が、DNA損傷の質ごとに異なる役割を持つことを明らかにした論文を投稿中であり、査読者からのコメントによっては検証実験と新たな追加実験が必要になる。これらを遂行するための消耗品、追加で必要な抗体の購入が必要になる。また論文の再投稿において、英文の校正の必要性もあり、論文の採択時には、出版費用も必要になる。これらの事情が、次年度の使用額が生じた理由である。
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