2020 Fiscal Year Research-status Report

細胞集団における放射線誘発突然変異の頻度分布に関する研究

Research Project

Project/Area Number	17K20052
Research Institution	National Institutes for Quantum and Radiological Science and Technology
Principal Investigator	鹿園直哉国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 量子生命科学領域, 統括グループリーダー(定常) (10354961)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	酒井真理群馬大学, 大学院医学系研究科, 助教 (70727338)
Project Period (FY)	2017-06-30 – 2022-03-31
Keywords	突然変異 / ミューテーター / 放射線
Outline of Annual Research Achievements	本研究では、突然変異が集団内で不均一に起こりうる可能性に着目し、細胞一つ一つの生理状態と突然変異の関係性を明らかにすることを狙う。具体的には、細胞に放射線を照射した後の生理状態が細胞の生存や突然変異にどのように関わるかに迫る。細胞増殖が速く解析結果が早く得られるモデル生物である大腸菌を用い、放射線照射後の生理状態の突然変異への影響や、影響がある場合どのようなメカニズムでその影響が生じるのかの解明を目指して研究を進める。本年度は、大腸菌をX線照射後液体富栄養培地で2時間培養した場合、照射直後や16時間培養した場合に比べlacI突然変異頻度が非常に高くなる現象に関する研究を進めた。照射後16時間培養中にlacI遺伝子変異が生じた大腸菌に生育遅延が起こっているのかを調べたところ、生育の遅延は見られなかった。このことから16時間培養で変異頻度が低下するのは、突然変異観察までに変異体が淘汰された結果生じているわけではないことが示唆された。本研究で明らかになった培養時間依存的な突然変異誘発は、SOS応答等に由来する生理状態の変化に起因している可能性が高い。また、青白コロニーを用いてlacZ突然変異を可視化する系を用いて、放射線照射後のmutator頻度を調べる実験を進めた。X線照射後大腸菌をX-galを含むグルコース最少培地で生育させた。その結果、コロニーに点状に変異セクターが生じることが観察されたが、生育にストレスがない条件下ではmutatorと思われるコロニーは低頻度でしか生じないことが示唆された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason X線照射後の大腸菌の生理条件により突然変異誘発が影響を受ける可能性を示唆する結果が得られているが、コロナ禍における在宅勤務による実験時間の減少や海外メーカー製品の納品の遅延等で計画通り実験を進めることが難しく、データを思うように得ることができなかった。
Strategy for Future Research Activity	放射線突然変異誘発の照射後の培養時間依存性の原因を詳しく調べるために、環境ストレスに関与するrpoS遺伝子を欠損した変異株等を用いたり、照射後遅延して生じる突然変異の頻度を観察することで、どのような機構により本現象が生じているかを明らかにする。これらにより、突然変異に関与する照射後の生理条件に関する知見を得る。一方で、放射線照射後の生育ストレス存在下でmutator頻度を調べる実験を進める。X線誘発mutator頻度の線量依存性を調べるとともに、ストレス依存的な突然変異頻度上昇と誘発された変異の分布に関する基礎的知見を得る予定である。
Causes of Carryover	コロナ禍で当初計画が遅延したため、未使用額が生じた。未使用額は、大腸菌の培養のための試薬、照射実験のための線量測定用試薬、大腸菌株作成実験に係る試薬の購入等に充てる予定である。