【研究領域課題番号】21H03596 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

DNA修復 / 放射線 / クロマチン / 転写 / 染色体転座

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2021-04-01 - 2025-03-31

【配分額】17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)

【研究領域課題番号】20H04334 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

DNA修復 / 放射線 / タンパク質リン酸化 / タンパク質間相互作用 / タンパク質構造解析 / DNA依存性プロテインキナーゼ(DNA-PK)

【研究成果の概要】

本研究は、DNA二重鎖切断(DSB)のセンサーであるDNA依存性プロテインキナーゼ(DNA-PK) が何をしているのか、何のために存在するのかを明らかにすることを目的としている。
(1)XRCC4のリン酸化の意義の解明を進めるため、今年度新たにヒト細胞からゲノム編集技術を用いてXRCC4欠損細胞を樹立した。これにXRCC4のリン酸化部位欠損変異体を導入することで、DSB修復に関する種々の機能解析を試みた。機能解析手法の一つとして、in vitroで種々の制限酵素で切断したGFP発現ベクターを細胞に導入し、蛍光を指標としてDSB結合能を測定する新たな系を確立した。その結果、変異によってDSB結合能が減少するものと増加するものが見出され、DSB結合を促進するリン酸化部位と抑制するリン酸化部位が明らかになった。(2)XRCC4の二量体及び多量体のそれぞれについてCD（円二色性）スペクトル測定を実施した。その結果、二次構造のうちβストランドの量が多量体化に大きく関与すること、またC末端側にあるリン酸化サイトをアスパラギン酸置換してリン酸化を擬似するとβストランドの量が増加することを突き止めた。(3)XRCC4の結合分子として、DNA末端のリン酸基の付加・除去を行うPNKPおよびアデニル基の除去を行うAPTXの種々の変異体を作製し、放射線、薬剤感受性、γ-H2AX、53BP1フォーカスなどを指標とした機能解析を行った。また、レーザー照射部位への集積を指標としてDNA損傷部位への動員を解析し、変異の影響やDNA-PKおよびXRCC4依存性の有無を明らかにした。(4)がんリスクとの相関が報告されているXRCC4バリアントについて、放射線感受性、γ-H2AXフォーカスなどを指標とした機能解析を行い、DSB修復機能が低下していることを明らかにした。また、レーザー照射部位への集積を指標として、DNA損傷部位への動員の低下も明らかにした。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2020-04-01 - 2023-03-31

【配分額】17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)

【研究分野】放射線・化学物質影響科学

【研究領域課題番号】15H02823 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

クラスターDNA損傷 / EGFP / ライブセルイメージング / 修復速度 / 放射線トラックエンド / 低エネルギー二次電子 / 水和前電子 / 塩基損傷 / 放射線 / DNA修復 / ライブセル観察 / モンテカルロシミュレーション / 低速電子 / 修復動態 / DNA電子物性 / シンクロトロン放射光 / 蛍光タンパク質 / シンクロトロン放射 / 内殻イオン化 / DNAラジカル / Auger電子 / プラスミド / mCherry / DNA水和水 / 軟X線 / 酸素K殻吸収端 / SPring－8

【研究成果の概要】

X線照射したEGFPプラスミドを“非照射”の細胞導入し、ライブセル観察によりEGFP蛍光の発現速度の低下から難修復性のクラスターDNA損傷が生じていることを示した。また軟X線を照射しながら水和デオキシリボース(dR)からの脱離イオンを測定し、水分子が分子の激しい分解を抑制すること、またその理由がdRから配位水への高速のプロトン移動によることを分子動力学計算により示した。さらに放射線トラックエンドで生じる多数の低速2次電子は、発生位置から数nm以上離れたところに塩基損傷を誘発し、修復過程を経てDNAの2本鎖切断に変換され得るクラスター損傷を生成することを示した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)

【研究分野】放射線・化学物質影響科学

【研究領域課題番号】25740016 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

DNA修復 / 抗がん剤 / PARP阻害剤 / トポイソメラーゼ / 薬剤耐性 / がん / 相同組み替え / DNAダメージ / ヌクレアーゼ / 放射線 / 抗がん治療 / DNA損傷 / 併用療法 / PARP

【研究成果の概要】

がんの治療には放射線や抗がん剤が使用されます。放射線も抗がん剤もDNAに傷をつけることで、がん細胞を死に導きます。しかし、細胞はDNAの傷を修復する能力を持っているので、そちらが勝ればがん細胞は生き延びてしまいます。DNA修復に関わる遺伝子の機能を明らかにすることで、抗がん剤の効果を高める戦略を立てることが可能です。この研究では放射線やある種の抗がん剤により生じたDNA損傷の修復因子と、その作用メカニズムを明らかにしました。また、新規の抗がん剤（PARP阻害剤）の新たな作用メカニズムを明らかにしました。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2013-04-01 - 2015-03-31

【配分額】4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)

【研究分野】放射線・化学物質影響科学

【研究領域課題番号】21310041 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

クラスターDNA損傷 / 放射線 / シンクロトロン放射光 / イオンビーム / DNA修復 / 軟X線 / EPR / DNAラジカル / APサイト / 塩基除去修復酵素 / モンテカルロシミュレーション / 不対電子種 / 突然変異 / 塩基損傷 / 電子常磁性共鳴装置 / トラック構造 / DNA損傷 / クラスターDNA / シンクロトロン放射 / 塩基除去修復 / 分子動力学法

【研究成果の概要】

クラスターDNA損傷の構造と生成機構の解明を目指し、生化学的手法と分光学的手法の両面から様々な放射線照射したDNA試料の分析を行った。その結果、イオンビーム照射により生じるクラスターDNA損傷の収率を決定するとともに、コンピュータシミュレーションによるデータ解析と損傷生成モデルの構築を行った。さらに高輝度軟X線放射光ビームラインに設置されたEPR装置を用いて、DNA中の元素の内殻電子の励起に特有なラジカル生成反応があることなどを見出した。これらの成果は国内外の会議で発表するとともに、25報の論文として発表した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2009-04-01 - 2014-03-31

【配分額】17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)

【研究分野】放射線・化学物質影響科学

【研究領域課題番号】21221003 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

放射線 / 突然変異 / メダカ / マウス / 細胞死 / 生殖細胞 / 咽頭歯 / DNA修復

【研究成果の概要】

放射線の生物影響を真に理解するには、分子から細胞レベルの知見から生体内のネットワークとしての組織応答を知ることが必要である。本研究では、新規改変遺伝子導入技術を利用して、放射線影響の可視化定量評価の系をマウス及びメダカで開発した。さらにメダカで細胞増殖能の高い組織の放射線照射後の応答を評価し、マウスとは異なる新規の応答を見いだした。マウスでも胎児期の腸では、成体と異なり、放射線照射後もアポトーシスが誘発されないで、増殖制御が進行するという報告があり、メダカ成体との共通性が示唆される。これによりゲノム損傷ストレスに対する脊椎動物に普遍的な応答解明の基盤が構築された。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2009-04-01 - 2015-03-31

【配分額】99,190千円 (直接経費: 76,300千円、間接経費: 22,890千円)

【研究分野】応用微生物学

【研究領域課題番号】19380054 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

放射線 / 遺伝子 / 微生物 / タンパク質 / DNA修復

【研究成果の概要】

放射線抵抗性細菌デイノコッカス・ラジオデュランス由来のDNA修復促進タンパク質PprAについて、1.35Åの分解能での結晶構造解析に成功し、DNA結合に重要なアミノ酸残基の空間配置を明らかにした。また、PprAタンパク質の放射線誘導に関わる新規制御タンパク質PprMを同定し、その作用機序を明らかにした。さらに、デイノコッカス属細菌で使用できる新規プラスミドベクターを開発した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2007 - 2009

【配分額】20,020千円 (直接経費: 15,400千円、間接経費: 4,620千円)