自然突然変異の発生に及ぼす栄養飢餓などの生育環境ストレスの影響

栄養条件などが異なる様々な生育環境下での自然突然変異の発生頻度および変異の種類や配列依存性を詳細に解析、比較し、自然突然変異が生育環境によりどのような影響を受けるかを明らかにすることを目的として研究を進めた。これまでの自然突然変異の研究は実験室での理想的な条件下で細胞がもっとも効率良く増殖する場合での解析であり、実際に生物が成育する場合には栄養条件や温度などの環境が変動することが普通であり、環境からのストレスが自然突然変異に少なからぬ影響を及ぼすことを想像したからである。本年度は、大腸菌標準株MG1655の酸化DNA損傷特異的修復機構欠損株(mutMY欠損株)を用い、富栄養培地および様々な炭素源を含む最少培地で増殖させた際の自然突然変異の発生頻度をrpoB遺伝子を標的とする変異検出系により詳細に解析した。その結果、ブドウ糖を炭素源とする最少培地での培養は富栄養培地での培養よりも高い変異頻度を示すことを発見した。さらに、この高い変異頻度は培地にアミノ酸を加えることで顕著に低下することも見いだしており、細胞内での代謝プロセスの変化が酸化DNA損傷に起因する自然突然変異の発生に影響を与えていることを明らかにした。oxyRおよびsoxRに支配される遺伝子発現を調べる実験系を用いて、最少培地で上昇する突然変異は酸素ラジカルの発生に起因することも示している。また、アミノ酸の添加は酸素ラジカルの発生を抑制することも示した。

栄養条件などが異なる様々な生育環境下での自然突然変異の発生頻度および変異の種類や配列依存性を詳細に解析、比較し、自然突然変異が生育環境によりどのような影響を受けるかを明らかにすることを目的として研究を進めた。これまでの自然突然変異の研究は実験室での理想的な条件下で細胞がもっとも効率良く増殖する場合での解析であり、実際に生物が成育する場合には栄養条件や温度などの環境が変動することが普通であり、環境からのストレスが自然突然変異に少なからぬ影響を及ぼすことを想像したからである。本年度は、大腸菌標準株MG1655の酸化DNA損傷特異的修復機構欠損株(mutMY欠損株)を用い、富栄養培地および様々な炭素源を含む最少培地で増殖させた際の自然突然変異の発生頻度をrpoB遺伝子を標的とする変異検出系により詳細に解析した。その結果、ブドウ糖を炭素源とする最少培地での培養は富栄養培地での培養よりも高い変異頻度を示すことを発見した。さらに、この高い変異頻度は培地にアミノ酸を加えることで顕著に低下することも見いだしており、細胞内での代謝プロセスの変化が酸化DNA損傷に起因する自然突然変異の発生に影響を与えていることを明らかにした。oxyRおよびsoxRに支配される遺伝子発現を調べる実験系を用いて、最少培地で上昇する突然変異は酸素ラジカルの発生に起因することも示している。また、アミノ酸の添加は酸素ラジカルの発生を抑制することも示した。