公立大学法人首都大学東京

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2015年2月4日

DNAの突然変異が引き起こされる仕組みを解明~理工学研究科分子物質化学 廣田耕志教授の研究~

2015年2月4日

首都大学東京

DNAの突然変異が引き起こされる仕組みを解明~理工学研究科分子物質化学 廣田耕志教授の研究~

 DNAの変異は細胞のガン化のもととなります。一方、DNAの変異は、体の免疫として働く抗体の多様化をもたらします。DNAの変異が発生する分子機構を、公立大学法人首都大学東京(原島文雄学長)と国立大学法人京都大学(山極壽一総長)が共同で、世界で初めて明らかにしました。

【発見の背景】
 すべての生物はゲノム情報をDNAと呼ばれる化学物質を記憶媒体として用い、格納・継承しています。ヒトの場合、30億文字にも上るゲノム情報が、DNAを通じて次の世代へ受け渡されています。遺伝情報を受け渡すためには、「正確」に情報のコピーを行う必要があります。複製ポリメラーゼδ*1は、正確にDNAをコピーし、自らエラーを見い出し直すことができます。一方、DNAに傷があるとコピーを継続できず、複製ポリメラーゼは機能停止すると信じられてきました。DNAの傷は、放射線や紫外線で発生するだけでなく、呼吸などの代謝反応によって1日に1細胞あたりに10万程度発生しています。このように多発するDNAの傷でコピーが停止すると、複製ポリメラーゼはTLSポリメラーゼ*2と呼ばれる特殊なポリメラーゼ群にスイッチし、コピーを肩代わりしてもらい、停止しないようにしています。このとき、TLSポリメラーゼによるコピーでエラーが発生し、突然変異の主要な原因になると考えられています。
 廣田耕志教授(首都大学東京 理工学研究科)の研究室では、DNAのキズを修復するメカニズムについて、国際的な共同研究を行っており、武田俊一教授(京都大学 医学研究科)と廣田教授は、セラ教授(ケンブリッジ大学)と共同で、複製ポリメラーゼδの新機能を発見しました。

【研究の詳細】
 今回、廣田教授と武田教授は、傷ついたDNAでの複製ポリメラーゼδの動きについて詳細に解析を行いました。複製ポリメラーゼδの機能を変異で一部弱めたところ、DNAの傷を乗り越えてコピーすることが出来なくなっていました(図1)。また、複製ポリメラーゼδがDNAのキズを乗り越えてコピーをする場合にも、突然変異が大量に発生することが明らかとなりました。さらに、この乗り越えは従来のTLSポリメラーゼと独立に行われている事実が判明しました。この発見は、これまで「複製ポリメラーゼδは乗り越えてコピーできない」という教科書的なドグマを覆し、複製ポリメラーゼによるコピーでも突然変異につながるという、意外な事実を浮かび上がらせました。今後の解決すべき課題としては、従来のTLSポリメラーゼと複製ポリメラーゼδが、DNAの傷でどのように役割分担しているのか等が残っています。

■発表雑誌 本研究成果は、1月27日付けのNucleic Acids Researchオンライン版で発表されました。