極限環境耐性動物クマムシの持つ高い放射線耐性を支える分子機構の解析

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25281016
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 國枝 武和 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (10463879)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: クマムシ / 放射線耐性 / DNA保護 / DNA損傷

研究実績の概要

本研究課題は極限環境耐性動物であるクマムシの高い放射線耐性を支える分子機構の解明を目的としている。
昨年度までにクマムシに固有な新規DNA結合タンパク質 Dsup (S261) を同定し、Dsupを安定発現するヒト培養細胞は放射線によるDNA損傷が半減し、放射線への耐性が著明に改善することを見出してきた。DNA結合タンパク質は、generalに環境ストレスからのDNA保護に寄与する可能性が想定されたことから、本年度はまず、DsupによるDNAの防護に、DNA との結合が重要であるかを解析した。DsupのDNA結合活性はC末端側領域が担うことを本課題において明らかにしていたことから、C末端を欠失したDsupを発現する定常細胞株を樹立し、放射線照射後のDNA損傷、生存率、増殖能を解析した。その結果、C末端側DNA結合領域の欠失により、Dsupの損傷抑制活性が顕著に失われることが判明し、DsupによるDNAの保護にはDNAとの結合が重要であることが分かった。そこで次に、DNAとの結合が保護活性に十分であるかを調べるためにDNA結合領域のみを発現する細胞株の樹立を複数回試みたが、いずれも安定的に増殖する系統を確立することはできなかった。DNA結合領域のみをヒト培養細胞に一時的に発現させてDNAの存在様式を調べたところ、正常な細胞では見られない異常な凝集が多数観察された。このことから、DNA結合領域は、DNAの異常な凝集を誘起し、正常な生命活動を阻害していることが考えられた。Dsup全長を発現した細胞では異常なDNAの凝集は観察されず、細胞周期にも大きな変化は見られなかった。Dsupは、DNA結合を担うC末領域を介してDNA保護活性を示すとともに、他の領域が過剰なDNA凝集を防ぎ正常な生命活動を維持するために機能していると考えられ、DNA保護と正常な生命活動を両立する新たな放射線防護原理の存在を示唆した。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

27年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Extremotolerant tardigrade genome and improved radiotolerance of human cultured cells by tardigrade-unique protein. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto T, Horikawa DD, Saito Y, Kuwahara H, Kozuka-Hata H, Shin-I T, Minakuchi Y, Ohishi K, Motoyama A, Aizu T, Enomoto A, Kondo K, Tanaka S, Hara Y, Koshikawa S, Sagara H, Miura T, Yokobori S, Miyagawa K, Suzuki Y, Kubo T, Oyama M, Kohara Y, Fujiyama A, Arakawa K, Katayama T, Toyoda A and Kunieda T
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 7 ページ: 12808
  • DOI: doi: 10.1038/ncomms12808
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Suggested Involvement of PP1/PP2A Activity and De Novo Gene Expression in Anhydrobiotic Survival in a Tardigrade, Hypsibius dujardini, by Chemical Genetic Approach. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kondo K, Kubo T and Kunieda T
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 10(12) ページ: e0144803
  • DOI: doi: 10.1371/journal.pone.0118272
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 極限環境耐性動物クマムシの新規クロマチンタンパク質による哺乳類培養細胞への放射線耐性の付与 (2015)
  • 著者名/発表者名: 橋本拓磨、斎藤裕樹、尾山大明、秦裕子、榎本敦、宮川清、桑原宏和、堀川大樹、豊田敦、片山俊明、荒川和晴、藤山秋佐夫、久保健雄、國枝武和
  • 学会等名: 第67回日本細胞生物学会大会
  • 発表場所: タワーホール船堀（東京都江戸川区）
  • 年月日: 2015-06-30 – 2015-07-02
• [学会発表] A novel chromatin protein of radiation-resistant animal protects DNA and cells from radiation damages (2015)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto T, Saito Y, Oyama M, Kozuka-Hata H, Enomoto A, Miyagawa K, Kuwahara H, Horikawa DD, Katayama T, Arakawa K, Toyoda A, Fujiyama A, Kubo T, Kunieda T
  • 学会等名: 13th International Symposium on Tardigrada
  • 発表場所: Modena (Italy)
  • 年月日: 2015-06-23 – 2015-06-26
  • 国際学会
• [学会発表] Comparative omic analysis between anhydrobiotic tardigrade and desiccation-sensitive tardigrade. 13th International symposium on tardigrade (2015)
  • 著者名/発表者名: Kunieda T, Ito M, Kondo K, Minakuchi Y, Noguchi H, Tanaka S, Hashimoto T, Katayama T, Arakawa K, Toyoda A, Kubo T, Fujiyama A
  • 学会等名: 13th International Symposium on Tardigrada
  • 発表場所: Modena (Italy)
  • 年月日: 2015-06-23 – 2015-06-26
  • 国際学会
• [学会発表] A novel chromatin protein of radiation-resistant animal protects DNA and cells from radiation damages. (2015)
  • 著者名/発表者名: Hashimoto T, Saito Y, Oyama M, Kozuka-Hata H, Enomoto A, Miyagawa K, Kuwahara H, Horikawa DD, Katayama T, Arakawa K, Toyoda A, Fujiyama A, Kubo T, Kunieda T
  • 学会等名: 15th International Congress of Radiation Research
  • 発表場所: 京都国際会議場（京都府左京区）
  • 年月日: 2015-05-25 – 2015-05-29
  • 国際学会
• [備考] くまむし研究グループ
  • URL: http://www.biol.s.u-tokyo.ac.jp/users/saibou/kuma/
• [備考] ヒト培養細胞の放射線耐性を向上させる新規タンパク質をクマムシのゲノムから発見
  • URL: https://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/press/2016/5001/