自然突然変異の発生と抑制の制御機構

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大腸菌染色体複製開始領域oriCを含むプラスミドDNAを鋳型として、精製した複製タンパク質による試験管内ローリングサークル型DNA複製系を構築した。この系を利用して、rpsL遺伝子を標的遺伝子としてDNA複製に起因する突然変異の解析を行なった。複製産物中のrpsL^-変異の頻度は鋳型DNA中に最初から存在するrpsL^-変異の頻度の約70倍に上昇しており、in vitroでの複製反応に起因する突然変異を初めて検出することに成功した。この時の変異頻度から複製エラーの発生率は約3.0X10^<-7>/bp/複製と推定された。また、検出された変異の塩基配列レベルでの解析から、複製エラーに起因する変異は1塩基フレームシフトが最も多く、これらの大部分は同一塩基の繰り返し配列上で多発することが判明した。2塩基の繰り返し配列では、2塩基のフレームシフトの発生も観察された。大きな欠失や重複、さらに配列置換変異も複製エラーに起因することが示された。様々な証拠から、in vitro系で発生した塩基置換の大部分は鋳型DNAおよび基質ヌクレオチド中のグアニン残基が酸化されて生じる8-oxo-グアニンによるミスペアが原因であると結論された。大腸菌のミスマッチ修復欠損変異株を用いたin vivoでの解析結果から、今回見いだした複製エラーの内、1塩基フレームシフトと塩基置換の大部分はミスマッチ修復機構により修正されていることが明らかにされた。