哺乳動物での活性酸素によるDNA損傷の修復とその欠類の影響

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13480162
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 安井 明 東北大学, 加齢医学研究所, 教授 (60191110)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高尾 雅 東北大学, 加齢医学研究所, 助手 (70216612)
• Keywords: 活性酸素 / 単鎖切断 / ポリADPリボシル化 / XRCC1 / UVDE

Research Abstract

放射線や活性酸素による損傷で最も頻度が高いのは塩基損傷と単鎖切断である事は良く知られている。細胞は大量の単鎖切断を修復する事ができるが、もし修復できない損傷があれば複製を経て二重鎖切断を産み出したり突然変異を引き起こしたりする。単鎖切断はこれまでその修復過程や細胞の応答機構が良く分っていなかったが、その原因は塩基損傷と単鎖切断あるいは二重鎖切断を分けて細胞内に作る事が出来ず、in vitroで細胞のエキストラクトを用いてのみ解析されてきた。我々は、単鎖切断がいかなる細胞応答を引き起こし、如何にして二重鎖切断が生じるのか、を理解するために、新しい実験系を開発した。種々の紫外線損傷を見つけてすぐ5'側にニックを入れる我々が単離した修復酵素(UVDE)をヒト細胞に発現させ、細胞を核の直径よりも小さな孔を持つフィルターで覆って紫外線を当て、核の数カ所にのみ紫外線損傷を作り直ちにUVDEがその損傷を見つけてニックを入れる事により局所的な単鎖切断を作る系である。この方法で、紫外線照射と同時に単鎖切断が紫外線損傷部位に生じ、その箇所にポリADPポリメラーゼ(PARP)によるポリADPリボシル化が局所的に起き、ポリADPリボシル化依存的に核内の核小体などに局在するXRCC1がリクルートされて修復が開始することが分った。この方法を用いてDNA鎖切断に対する細胞応答を可視化する事が可能となり、関与する可能性のある蛋白質の抗体や遺伝子があれば、空間的及び計時的に解析することが可能となった。

Research Products

• [Publications] Okano, S. 他: "Spatial and temporal assembly of the proteins involved in repair of single-strand breaks in human cells"Mol. Cell. Biol. (in press). (2003)
• [Publications] Takahashi, H. 他: "Mouse dexamethason-induced RAS protein 1 gene is expressed in a circadian rhythmic manner in the suprachiasmatic nucleus"Mol. Brain Res.. (in press). (2003)
• [Publications] Takao, M. 他: "A back-up alvcosylase in Nth 1-knockout mice is a functional Nei (endonuclease VIII) homologue"T. Biol. Chem.. 277. 42205-42213 (2002)
• [Publications] Chigancas, V. 他: "Photorepair of RNA polymerase arrest and apoptosis after ultraviolet irradiation in normal and XPB deficient rodent cells"Cell Death Differ.. 9. 1099-1107 (2002)
• [Publications] Takao, M.: "A Novel nuclear and mitochondrial glycosylases revealed by disruption of the mouse Nth 1 gene encoding an endonuclease III homologue for repair of thymine glycol"EMBO J.. 21. 3486-3493 (2002)