大腸菌DNAポリメラーゼIのゲノム安定性維持機構の研究

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自然突然変異の生成機構を解明するために、PolI欠損株を用いて研究を行ってきた。その結果、自然突然変異の原因となるDNA上のループは、複製途中のDNAポリメラーゼがスリップすることによって形成され、それらのループを、PolIが機能ドメインを使い分けて解消していることが示唆された。DNA上のループが、SOS応答誘導遺伝子dinB産物であるDNAポリメラーゼIVによって形成されている可能性を確認するためにdinBを過剰発現するPolI欠損株およびdinB欠損PolI欠損株を用いて自然突然変異の解析を行った。その結果、DNAポリメラーゼIVの過剰発現により、Klenowドメイン欠損株において欠失・マイナスフレームシフトの促進がみられたが、dinBを欠損させてもこれらの突然変異の抑制は観察されず、DNAポリメラーゼIVは、PolIで観察された突然変異の生成には関与していないことが明らかになった。後に、DNAポリメラーゼIII以外の全てのDNAポリメラーゼを欠損した大腸菌で観察される自然突然変異スペクトルと、PolIのみを欠損した大腸菌で観察される自然突然変異スペクトルが同じであることが明らかになり、ループの形成に関与するDNAポリメラーゼは、DNAポリメラーゼIIIであることが示唆されている。次に、PolI欠損株にX線を照射したあとの突然変異について解析した。x-腺照射や過酸化水素の処理が、欠失・マイナスフレームシフトを促進するという報告があることから、PolI欠損株で示唆された自然突然変異の原因となるループ形成にも、酸化損傷などのDNA損傷が介在している可能性が考えられた。しかし、X線照射後に促進される突然変異はPolI野生型、欠損型いずれの場合も欠失・マイナスフレームシフトと塩基置換であり、PolI欠損の状態に依存した突然変異スペクトルの変化は見られなかった。よって、ループの形成にDNA損傷は関与せず、配列特異的に二次構造を形成しやすい領域において、DNAポリメラーゼIIIがスリップしていることが示唆された。