リボヌクレオチドが引き起こす重篤なゲノム不安定化の分子機構

2019 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 19K12339
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 佐々 彰 千葉大学, 大学院理学研究院, 特任助教 (10738347)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: DNA損傷 / ゲノム不安定性 / DNA修復 / 突然変異

研究実績の概要

細胞内のリボヌクレオチドは、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。ゲノム中に蓄積したリボヌクレオチドはゲノム不安定化を誘発し、細胞に様々な異常を引き起こす。本研究では、リボヌクレオチドの蓄積によっていかなるゲノム変化が、どの様な機構を介して引き起こされるかを明らかにする。
本年度は、ヒトにおけるリボヌクレオチドの新たな代替修復機構の存在を明らかにした。DNA中のリボヌクレオチドは、リボヌクレオチド除去修復（RER）によって取り除かれる。一方で酸化など傷ついたリボヌクレオチドはRERによって除去できず、その様な損傷に対しては代替の修復機構が働くと考えられる。我々は、そのメカニズムとしてヌクレオチド除去修復（NER）に着目し、精製したNER因子を用いた試験管内での修復再構成実験によってリボヌクレオチドに対する修復能を解析した。その結果、NERは損傷型リボヌクレオチドである8-oxo-rGを切断する活性を有していたことから、NERはDNAに取り込まれたリボヌクレオチドに対する代替修復経路として機能する可能性が示唆された。

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

当初の予定通りに、試験管内でのDNA修復反応再構成実験を実施し結果を得ることができた。

今後の研究の推進方策

RERに関与する因子を改変したヒト細胞株を用いて突然変異誘発の分子機構を解析すると共に、ゲノム不安定化を包括的に可視化するための試験系の確立を進める。

次年度使用額が生じた理由

年度末にかけて実施および参加を予定していた複数の実験・国際会議が延期または中止になったことから、次年度使用額が生じた。

研究成果

• [雑誌論文] Processing of a single ribonucleotide embedded into DNA by human nucleotide excision repair and DNA polymerase η (2019)
  • 著者名/発表者名: Sassa Akira、Tada Haruto、Takeishi Ayuna、Harada Kaho、Suzuki Megumi、Tsuda Masataka、Sasanuma Hiroyuki、Takeda Shunichi、Sugasawa Kaoru、Yasui Manabu、Honma Masamitsu、Ura Kiyoe
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 ページ: 13910
  • DOI: 10.1038/s41598-019-50421-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Comparative study of cytotoxic effects induced by environmental genotoxins using XPC- and CSB-deficient human lymphoblastoid TK6 cells (2019)
  • 著者名/発表者名: Sassa Akira、Fukuda Takayuki、Ukai Akiko、Nakamura Maki、Takabe Michihito、Takamura-Enya Takeji、Honma Masamitsu、Yasui Manabu
  • 雑誌名: Genes and Environment 巻: 41 ページ: 15
  • DOI: 10.1186/s41021-019-0130-y
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Mechanistic basis for genome instability induced by non-canonical nucleotide accumulation in human cells (2019)
  • 著者名/発表者名: Akira Sassa
  • 学会等名: 2019 International Conference for Leading and Young Medical Scientists
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Alternate processing pathways of a single ribonucleotide incorporated into DNA and its consequences in human cells (2019)
  • 著者名/発表者名: Akira Sassa, Haruto Tada, Ayuna Takeishi, Kaho Harada, Kazuma Nakatani, Masataka Tsuda, Hiroyuki Sasanuma, Shunichi Takeda, Kaoru Sugasawa, Manabu Yasui, Masamitsu Honma, Kiyoe Ura
  • 学会等名: The Joint Meeting of The 6th Asian Congress on Environmental Mutagens and the 48th Annual Meeting of the Japanese Environmental Mutagen Society
  • 国際学会
• [学会発表] Mechanistic insight of unique mutations caused by a ribonucleotide embedded into DNA (2019)
  • 著者名/発表者名: Ayuna Takeishi, Manabu Yasui, Hiroyuki Sasanuma, Shunichi Takeda,Kaoru Sugasawa, Masamitsu Honma, Kiyoe Ura, Akira Sassa
  • 学会等名: The Joint Meeting of The 6th Asian Congress on Environmental Mutagens and the 48th Annual Meeting of the Japanese Environmental Mutagen Society
  • 国際学会
• [学会発表] FTO's roles in DNA damage response and underlying mechanism (2019)
  • 著者名/発表者名: Weiying LIU, Manabu YASUI, Akira SASSA, Yiyi CAO, Jing XI, Xinyue YOU, Masamitsu HONMA, Yang LUAN
  • 学会等名: The Joint Meeting of The 6th Asian Congress on Environmental Mutagens and the 48th Annual Meeting of the Japanese Environmental Mutagen Society
  • 国際学会
• [学会発表] Comparison analysis of backbones between 8-oxoG added DNA and intact DNA enclosed with water molecules by using an accelerated quantum chemical calculation (2019)
  • 著者名/発表者名: Ai SUZUKI, Akira SASSA, Manabu YASUI, Masamitsu HONMA
  • 学会等名: The Joint Meeting of The 6th Asian Congress on Environmental Mutagens and the 48th Annual Meeting of the Japanese Environmental Mutagen Society
  • 国際学会
• [学会発表] ヒストンメチル化酵素NSD2の酵素学的機能解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 小池 望実、佐々 彰、安田 武嗣、浦 聖恵
  • 学会等名: 第37 回 染色体ワークショップ 第18 回 核ダイナミクス研究会
• [学会発表] ゲノム恒常性維持におけるヒストンメチル化酵素NSD2の役割 (2019)
  • 著者名/発表者名: 浦 聖恵、佐々 彰、東條 あかり、原田 佳歩、安井 学、本間 正充
  • 学会等名: 第13回日本エピジェネティクス研究会年会
• [備考] 竹石歩奈さんがACEM/JEMS 2019でベストプレゼンテーション賞を受賞
  • URL: https://uralab.wordpress.com/2019/11/21/acem-jems-2019
• [備考] DNAに取り込まれたリボヌクレオチドの除去修復を担う新たなメカニズムを解明
  • URL: http://www.bio.s.chiba-u.ac.jp/research.html#sassa201909
• [備考] ゲノム編集ヒト細胞を用いて環境中化学物質の毒性を評価する方法を開発
  • URL: http://www.bio.s.chiba-u.ac.jp/research.html#sassa201908