2016 Fiscal Year Research-status Report
植物におけるシクロブタンピリミジン二量体の修復と宇宙放射線耐性に関する研究
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15K11912
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
寺西 美佳 東北大学, 生命科学研究科, 助教 (10333832)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
日出間 純 東北大学, 生命科学研究科, 准教授 (20250855)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 宇宙放射線 / 植物 / シクロブタン型ピリミジン二量体 / DNA損傷 / 放射線耐性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
＜１：紫外線以外の放射線により誘発されるCPDが植物に与える影響＞CPD光回復酵素を欠損したシロイヌナズナと野生型シロイヌナズナに対し、線量を変えてX線を照射した後、CPD光回復酵素が機能する光を含む可視光下にて生育させ、CPD光回復酵素の活性の有無がX線耐性に与える影響を解析した。その結果、CPD光回復酵素の活性の有無によってX線耐性に有意な差は見られなかった。
＜２：CPD光回復酵素の配列とリン酸化修飾の植物種間差が酵素のオルガネラ移行性に与える影響＞ゼニゴケCPD光回復酵素の全長配列と蛍光タンパク質の融合タンパク質をゼニゴケに発現させたところ、葉緑体に蛍光が観察された。またN末端配列を欠損させたゼニゴケCPD光回復酵素を用い、同様の解析を行ったところ、葉緑体特異的な蛍光は見られなかった。これらのことから、ゼニゴケCPD光回復酵素のN末端に葉緑体移行に関わる配列が存在すると考えられた。さらに、イネCPD光回復酵素のN末端配列の一部を蛍光タンパク質に融合させ、イネに一過的に発現させたところ、葉緑体に蛍光が観察された。このことから、イネとゼニゴケのCPD光回復酵素のN末端配列に相同性は見られないが、いずれも葉緑体移行シグナルとして機能すると考えられた。
＜３：オルガネラDNAのCPD修復活性が植物の放射線耐性に与える影響＞前年度に作製したオルガネラ移行性が異なるCPD光回復酵素を導入した形質転換シロイヌナズナを用い、核・ミトコンドリア・葉緑体でのCPD光回復酵素活性を解析した。さらに紫外線照射下での生育検定を行った。その結果、紫外線照射下での生育には、核におけるCPD修復が最も影響が大きいと考えられた。
＜４：放射線照射がゼニゴケのゲノムDNAに与える影響解析＞相同組換え検出マーカーを導入したゼニゴケに対し、紫外線とX線を照射し、誘発されたDNA損傷の定量を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
＜１：紫外線以外の放射線により誘発されるCPDが植物に与える影響＞当初の計画においては、イネとゼニゴケのCPD光回復酵素の変異体も用い、放射線耐性を検出する予定であったが、実施回数が少なく、統計的な結果を得られていないため、やや遅れていると考えられる。
＜２：CPD光回復酵素の配列とリン酸化修飾の植物種間差が酵素のオルガネラ移行性に与える影響＞当初の計画に沿ってリン酸化修飾部位に変異を導入したCPD光回復酵素を発現するシロイヌナズナとイネの形質転換体を作製し、解析を進める段階にあるため、順調に進んでいると考えられる。
＜３：オルガネラDNAのCPD修復活性が植物の放射線耐性に与える影響＞当初の計画どおりの形質転換体を作製し、解析を行ったため、順調に進んでいると考えられる。
＜４：放射線照射がゼニゴケのゲノムDNAに与える影響解析＞昨年度に方針転換した方法に従い、損傷定量実験を行ったため、おおむね順調に進んでいると考えられる。
以上のことから、研究全般としては「おおむね順調に進展している」と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
＜１：紫外線以外の放射線により誘発されるCPDが植物に与える影響＞イネとゼニゴケのCPD光回復酵素変異体を用い、X線照射に対する耐性を解析する。またX線の照射時間と照射線量を変え、耐性程度を評価する。
＜２：CPD光回復酵素の配列とリン酸化修飾の植物種間差が酵素のオルガネラ移行性に与える影響＞リン酸化部位を非リン酸化型、偽リン酸化型に変異させたCPD光回復酵素と、蛍光タンパク質との融合タンパク質を発現する組換えイネを用い、CPD光回復酵素のオルガネラ移行程度に変化が見られるかを解析する。またイネのN末端に存在すると推定される葉緑体移行シグナルの機能と、同じくN末端に存在するリン酸化部位の関係を明らかにするため、葉緑体移行シグナルを詳細に解析する。
＜３：オルガネラDNAのCPD修復活性が植物の放射線耐性に与える影響＞各オルガネラでのCPD光回復酵素の活性が異なる組換えシロイヌナズナに対し、条件を変えて紫外線を照射し、表現系を詳細に解析する。
＜４：放射線照射がゼニゴケのゲノムDNAに与える影響解析＞放射線照射により誘発された損傷数と、相同組換え数を比較解析する。
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| Causes of Carryover |
当該年度の実支出は当初の計画に沿うものであったが、初年度の繰越分を割り当てる計画であった論文投稿に関する経費は、現時点では論文作成段階にあり、投稿に至っていないため、使用しなかった。また海外旅費も使用しなかったことから、次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
論文投稿関連費用として使用するとともに、解析系統数を当初計画より増やすために使用する。
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