放射線抵抗性細菌のDNA損傷認知に基づくPprI依存的DNA損傷応答機構の解明

放射線抵抗性細菌デイノコッカス・ラジオデュランスのDNA損傷応答機構において、PprIタンパク質は、DNA損傷に関係なく構成的な発現をしていることから、DNA損傷時に、PprIタンパク質を活性化する機構の存在が示唆される。PprIタンパク質は活性中心にMnを配位することでメタロプロテアーゼ活性を有する。そこで、PprIタンパク質の活性化に関連が示唆されるMnの細胞内への輸送及び細胞外への排出に関わるタンパク質をコードする遺伝子（DR1709及びDR2523）に着目し、これら遺伝子を破壊することで、DNA損傷応答機構への影響について解析を試みた。具体的には、DR1709及びDR2523遺伝子の上流及び下流の領域（800bp程度）をそれぞれPCR増幅した各DNA断片で、カナマイシン耐性遺伝子カセットを連結することで遺伝子破壊用DNA断片を作製した。得られたDNA断片を用いてラジオデュランスの野生株を形質転換し、2種のMn輸送欠損変異株を作製した。細胞内Mn蓄積量と増殖への影響を調査したところ、Mn輸送欠損によって、野生型よりも増殖に遅延がみられた。DR1709欠損変異株の増殖遅延は、細胞内へのMn輸送量の減少によると考えられた。一方、DR2523欠損変異株の増殖遅延は、細胞外へのMn排出の低下により細胞内Mn蓄積が過剰となり、増殖に遅延がみられたと考えられた。さらに、Mn輸送欠損株について、ガンマ線に対する感受性を測定した。その結果、2種のMn輸送欠損株はいずれも、野生型と比べて非常に感受性を示した。また、培地へのMn添加によって、野生株及びMn輸送欠損株いずれもガンマ線耐性の向上がみられた。しかし、野生株と2種のMn輸送欠損株との感受性の差異は大きく変わらなかった。このように、細胞内Mn蓄積量の変動によって、DNA損傷応答機構に大きな影響を及ぼすことを明らかにした。

放射線抵抗性細菌デイノコッカス・ラジオデュランスのDNA損傷応答機構において、PprIタンパク質は、DNA損傷に関係なく構成的な発現をしていることから、DNA損傷時に、PprIタンパク質を活性化する機構の存在が示唆される。PprIタンパク質は活性中心にMnを配位することでメタロプロテアーゼ活性を有する。そこで、PprIタンパク質の活性化に関連が示唆されるMnの細胞内への輸送及び細胞外への排出に関わるタンパク質をコードする遺伝子（DR1709及びDR2523）に着目し、これら遺伝子を破壊することで、DNA損傷応答機構への影響について解析を試みた。具体的には、DR1709及びDR2523遺伝子の上流及び下流の領域（800bp程度）をそれぞれPCR増幅した各DNA断片で、カナマイシン耐性遺伝子カセットを連結することで遺伝子破壊用DNA断片を作製した。得られたDNA断片を用いてラジオデュランスの野生株を形質転換し、2種のMn輸送欠損変異株を作製した。細胞内Mn蓄積量と増殖への影響を調査したところ、Mn輸送欠損によって、野生型よりも増殖に遅延がみられた。DR1709欠損変異株の増殖遅延は、細胞内へのMn輸送量の減少によると考えられた。一方、DR2523欠損変異株の増殖遅延は、細胞外へのMn排出の低下により細胞内Mn蓄積が過剰となり、増殖に遅延がみられたと考えられた。さらに、Mn輸送欠損株について、ガンマ線に対する感受性を測定した。その結果、2種のMn輸送欠損株はいずれも、野生型と比べて非常に感受性を示した。また、培地へのMn添加によって、野生株及びMn輸送欠損株いずれもガンマ線耐性の向上がみられた。しかし、野生株と2種のMn輸送欠損株との感受性の差異は大きく変わらなかった。このように、細胞内Mn蓄積量の変動によって、DNA損傷応答機構に大きな影響を及ぼすことを明らかにした。