細胞死を引き起こすDNA二本鎖切断酵素遺伝子を標的とする化学療法剤の開発

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マウス乳癌由来FM3A細胞にチミジル酸合成酵素阻害剤である制癌性ヌクレオシド5-fluorodeoxyuridine(FUdR)を作用させると、DNA合成の前駆体である細胞内dNTPプールに不均衡が生じた後、DNA二本鎖切断、及びそれに伴う細胞死が引き起こされることが観察された。そのDNA二本鎖切断はapoptosisの特徴であるnucleosome単位のladder状断片、及び100〜200kbpの特異的な長さの断片に細胞内DNAを切断した。この細胞死における形態学的変化をギムザ/ライトギムザ染色法によって調べたところ、apoptotic bodyを形成していることが観察された。また、FUdRを作用させた細胞をフローサイトメーターで解析すると、細胞内pHの酸性化した小さな細胞の出現、及び細胞死がS期の細胞に起きていることが観察された。酸性化した細胞をセルソーターで集め、細胞内DNA鎖切断を調べると酸性化した細胞の方が中性の細胞よりもDNA鎖切断が起きていた。以上のことから、この細胞死は細胞内pHの酸性化が関与しているapoptosisであると考えられた。さらに、我々はFUdRを作用させたFM3A細胞からendonucleaseの精製を行った。この酵素の分子量は約38kDa、至適pHは6であり、酵素活性の発現には二価金属イオンを要求せず、この酵素はZn^<++>によって著しく阻害され、二価金属イオン非依存的DNA二本鎖切断活性を有する新規のendonucleaseである事が分かった。