放射線耐性細菌におけるラジカル除去剤による生体防御機構の解明

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常に多くの外部ストレスに曝されている生物は、その恒常性を維持するために種々の生体防御機構を有している。それらのうちラジカル除去物質を介した機構は、放射線をはじめ様々なストレスに対する効果的な生体防御機構であることが知られている。代表的な生体内ラジカル除去物質として、アスコルビン酸、α-トコフェロール、カロテノイド、グルタチオン等が挙げられる。一方、生体内にはメタロチオネイン(MT)というタンパク質が存在するが、そのラジカル除去活性は代表的なラジカル除去剤であるグルタチオンの数十倍になると報告されている。そこで、生体内におけるメタロチオネイン(MT-IおよびMT-II)の動態とその生体防御活性について解析を行った。まず、マウス水晶体上皮由来培養細胞(alphaTN4-1)におけるZnCl_2溶液添加によるMT-IおよびMT-IIの動態を定量的real-time RT PCRにより解析した。そして、誘導されたMT-IおよびMT-IIによる様々な波長領域の紫外線(UV-C、UV-B、UV-A)に対する生体防御効果を、細胞内への^3H-チミジン取り込み量を指標として解析した。その結果、alphaTN4-1においてMT-IおよびMT-II mRNAはZnCl_2の添加に対して濃度依存的に誘導されることが明らかとなった。さらに、MT-IおよびMT-IIの誘導はUV-C、UV-Bに対して有意な防御効果を示さなかったが、UV-Aに対しては有意な防御効果を示すことが明らかとなった。UV-CおよびUV-Bによる細胞障害の主要因は、そのDNA上に生成されるピリミジンダイマーであると考えられている。一方、UV-Aによる細胞障害は、主に細胞内での光増感反応により生じる活性酸素およびラジカルに起因していると考えられている。これらのことより、生体内水晶体中においても、MTはUV-A領域紫外線ストレスに対し、ラジカルを除去することにより防御的に機能している可能性が示唆された。