ノックアウトマウスを用いたDNAポリメラーゼβの生体機能の解析

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13680769
• Research Institution: Yokohama City University
• Principal Investigator: 小山 秀機 横浜市立大学, 木原生物学研究所, 教授 (40085626)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 荒谷 康昭 横浜市立大学, 木原生物学研究所, 助教授 (30192470)
• Keywords: DNAポリメラーゼβ / DNA修復 / ノックアウトマウス / 神経発生異常 / 細胞死 / チェックポイント / 突然変異

Research Abstract

1、DNAポリメラーゼ(ポル)β欠損マウスにおける神経発生異常の解析
ポルβ欠損マウスで得た興味深い観察は、神経細胞の発生時に起こる異常な細胞死である。この観察はDNAの2重鎖切断修復に関与するXRCC4やDNAリガーゼIV欠損マウスの性状と類似しており、発生期の神経細胞に内在的なDNA損傷が生じるが、これは何らかの修復機構よって修復されると予想される。そこで、ポルβ欠損マウス脳において発生する神経細胞内でどんなDNA損傷が起こるのか、どのように細胞死へ誘導されるのか、を解析した。そのため、ポルβ欠損マウスとDNA-PK変異をもつScidマウスと交配し、2重変異マウスを作成した。この2重変異マウスは、ポルβ欠損マウスに比べて早期に致死となり、ポルβ欠損マウスより多くの細胞死が認められた。このことから、ポルβが脳におけるDNA切断の修復に重要な役割を果たしていると考えられる。また、修復関連遺伝子のPARP、ゲノム安定化に関与するp53遺伝子の欠損マウスと交配を行い、交配マウスの性状を解析している。
2、ポルβ欠損マウスのゲノム安定性の解析
ポルβはDNA修復酵素なので、欠損は遺伝子変異やゲノムの不安定性に導くと予想される。また、ヒト癌組織でポルβ遺伝子の変異がみられ、ポルβの発ガンへの関与も示唆されている。個体におけるこれらの問題点を明らかにするため、ポルβ欠損マウスと遺伝毒性の検出用に作製されたHITECマウスと交配を行い、得られた交配マウスの突然変異に及ぼすポルβ欠損の効果を調べた。ポルβ欠損マウスとのHITEC交配マウスの各組織における染色体DNAの突然変異を調べた結果、脳においてポルβ欠損マウスは野生型マウスに比べ、低頻度で突然変異を生じることが明らかになった。この結果は、Polβが突然変異の生成に関与していることを示唆している。さらに、得られた突然変異体の塩基配列の決定を行って、ポルβ欠損による変異の特徴を解析している。

Research Products

• [Publications] Sado, K.: "Identification of a mutated DNA ligase IV gene in the X-ray-hypersensitive mutant SX10 of mouse FM3A cells"J. Biol. Chem.. 276. 9742-9748 (2001)
• [Publications] Kobayashi, M.: "Decreased expression DNA topoisomerase II α expression confers increased resistance to ICRF-193 as well as VP-16 in mouse embryonic stem cell mutants"Cancer Lett.. 166. 71-77 (2001)
• [Publications] Turubuchi, T.: "Retardation of early-onset PMA-induced apoptosis in mouse neutrophils deficient in myeloperoxidase"J. Leukocyte Biol.. 70. 52-58 (2001)
• [Publications] Adachi, N.: "DNA ligase IV-deficient cells are more resistant to ionizing radiation in the absence of Ku7O: Implications for DNA double-strand break repair"Proc. Nati. Acad. Sci. USA. 98. 12109-12113 (2001)
• [Publications] Gonda, H.: "DNA polymerase beta is not essential for the formation of palindromic (P) region of T cell receptor gene"Immunol. Lett.. 78. 45-49 (2001)
• [Publications] Takizawa, S.: "Deficiency of myeloperoxidase increase infarct volume and nitrotyrosine formation in mouse brain"J. Cereb. Blood Flow Metab.. 22. 50-54 (2002)
• [Publications] Aratani, Y.: "Critical role of myeloperoxidase and NADPH-oxidase in high-burden systemi infection of mice with Candida albicans"J. Infect. Dis.. (in press). (2002)