Title 放射線被曝によるゲノム不安定化の起源

Author(s) 小松, 賢志

Citation (2006)

Issue Date 2006-05

URL http://hdl.handle.net/2433/85186

Right p.9-145は学術雑誌掲載論文の抜き刷り、出版社に著作権許諾が得られていないため未掲載。

Type Research Paper

Textversion publisher

Kyoto University

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キュリー夫人が放射線を発見して 100年余になるが、放射線は今や診断な

らびにがん治療に必須の手段として国民医療に貢献している。また、我が国で

は電力の 1/4を原子力に依存して、国民の福祉医療と放射線・原子力の平和利

用は切り離せないのが実情である O しかしながら、唯一の原子爆弾被曝国とし

て、放射線による人体障害、特に発がん、に深い関心が寄せられてきた。細胞

が放射線照射により、ゲノム不安定化を誘導してがんに至る分子機構は長い間

その手がかりも掴めなかったが、 1 995年にP.Jeggo博士によって初めて電

離放射線感受性細胞からその原因遺伝子 Ku80がクローニングされた。これが

きっかけとなって、その後、重症複合型免疫不全症の蛋白、 DNAωPKcsや Artemis、

さらには毛細血管拡張性運動失調症の蛋白 ATM、ナイミーへン症候群の蛋白

NBSlなどの重要な蛋白が同定された。我々も幸いにして 1958年に NBSl

のクローニングに成功した。本研究計画が終了した平成 17年度は偶然にも最

初の放射線感受性遺伝子が発見されて 10年目になるので、放射線によるゲノ

ム不安定化の分子レベル研究の一区切りの報告でもある。

本報告では、放射線感受性、染色体不安定性(ゲノム不安定性)ならびに高

発がん性のヒト劣性遺伝病の責任蛋白が相同組換えの蛋白であることが発見さ

れた(Nature，2002)。この事は、 Hypomorphicであるとは言え、相同組換え欠損

でもヒトは生存可能で、あることを初めて示しただけでなく、相同組換え異常が

ゲノム不安定性と高発がん性をもたらす可能性をヒト遺伝病で示した。また、

NBSlの締胞内機能として、相同組換えに必要と思われている MREllヌクレー

スと複合体を形成して、ヒストン H2AXとの相互作用によりに DNA二重鎖切

断部位にリクノレートする機構を初めて明らかにした(CUITBiol. 2002)。この現象

は、その後 ATMもNBSlとの結合により DNA二重鎖切断部位にリクノレートさ

れることを証明したS.Jackson(Nature，2004)の研究に発展した。その一方で、、NBSl

は日本人に多い早老症ワーナー症候群の蛋白 WRNと相互作用することや(JBiol

Chem. 2003， FEBES Lett. 2004， J Cell Biol. 2004)、DNA鎖架橋剤に高感受性を示

すヒト劣性遺伝病ファンコニー貧血の蛋白 FANCと複合体を形成することを報

告した。これらの DNA二重鎖切断修復における意味は不明であるが、細胞内

では種々の蛋白による細胞内修復ネットワークによりゲノム安定化が保たれて

いると思われる O また、ナイミーヘン症候群ならび毛細血管拡張性運動失調症

と Mre11欠損遺伝病の毛細血管拡張性運動失調症類似疾患は似たような細胞学

的特性を呈する。実際に、 NBSLMRE1L ATMはともに放射線照射後のチェッ

クポイントに機能することが判明した。しかしながら、 NBS1，MREl1は修復に

必須であるが、 ATMはそうでないことから、 NBSLMREIL ATM、の中で特に

NBS1がチェックポイントシグナルと修復の十字路になっていることが示され

た(論文投稿中)。

放射線ならびに原子力を人類が手にしてから高々 100年であるが、修復蛋

白は数億年の生命の歴史がある。放射線と同様の DNA二重鎖切断が生命の営

みでも起こり、それによるゲノム不安定化の抑制に上記の蛋白が機能している

と思われる。本研究が放射線生物の研究に加えて生命維持機構の解明のきっか

けになることを期待する。

研究組 織

研究代表者

研究分担者

研究分担者

小松 賢志 (京都大学放射線生物研究戸ンター教授)

坂本 修一 (京都大学放射線生物研究センタ一助手)

平成 14年度~平成 16年度

小林純也 (京都大学放射線生物研究センター助手)

平成 1γ年度

交付決定額(配分額) (金額単位:円)

直接経費 間接経費 l口x 計

平成 14年度 10，300ヲ000 3，090，000 13，390，000

平成 15年度 10，400，000 3，120，000 13，520，000

平成 16 9ラ600ヲ000 2ラ880，000 12，480，000

平成 17年度 10，400，000 3，120，000 13，520，000

f心1'1ん心k 40ラ700ラ000 12，210β00 52，910，000

-2-

研究発 表

( 1 )学会誌等

• H. Watanabe， D. Yu， T. Sasaki， H. Shibuya， Y. Hosoi， M. Asada， K. Komatsu， M.

Miura Insulin -like growth factor I receptor is expressed at normallevels in Nijmegen

breakage syndrome cells. Biochem. Biophys. Res. Commun.， 296: 6ユ66，2002.• H. Tauchi， M. Ichimasa， Y. Ichimasa， T. Shiraishi， K. Morishima， S. Matsuura， K.

Komatsu Studies of mutagenesis caused by low dose rate tritium radiation using a

novel hyper-sensitive detection system. Fus. Sci. Tech.， 41: 413四 416，2002.

• H. Tauchi， S. Matsuura， J. Kobayashi， S. Sakamoto， K. Komatsu Nijmegen

breakage syndrome gene， NBS1， and moleculer links to factors for genome stability.

Oncogene， 21:8967-8980， 2002.

• J. Kobayashi， H. Tauchi， S. Sakamoto， A. Nakmaura， K. Morishima， S. Matsuura，

T. Kobay俗 hi，K. Tamai， K. Tanimoto， K. Komatsu. NBS 1 localizes toγH2AX foci

through interaction with the FHA/BRCT domain. Cu汀.Biol.， 12: 1846-1851， 2002.

• H. Tauchi， J. Kobayashi， K.恥lorishima，D. C. van Gent， T. Shiraishiヲ N.S. Verkalk，

D. van Heems， E. Itoh， A. Nakamura， E. Sonoda， M. Takata， S. Takeqa， S. Matsuura，

K. Komatsu. Nbs is essential for DNA repair by homologous recombination in higher

vertebrate cells. Nature. 420:93四 98，2002

. F. Watanabe， K. Shinohara， H. Teraoka， K. Komatsu， K Tatsumi， F. Suzuki， T. Imai，

恥1.Sagara， H. Ts可i，T. Ogiu. Involvement of DNA-dependent protein kinase in down叩

regulation of cell cycle progression. Int J Biochem Cell Biol.， 35:432-440， 2003.

• Matsuura S， Kobayashi J， Tauchi H， Komatsu K. Nijmegen breakage syndrome and

DNA double strand break repair by NBS 1 complex. Adv Biophys. 38:65-80， 2004.

• Ishizaki， K.， Hayashi， Y.， Nakamura， H.， Yasui， Y.， Komatsu， K. and Tachibana， A.

No induction of p53 phosphorylation and few focus formation of phosphorylated

H2AX suggest efficient repair of DNA damage during chronic 由 dose四 rate

irradiation in human cells. J. Radi叫.Res. 45: ト 2004.

" Iijima Komatsu K， Matsuura

gene and its role in genome stability.

.. Cheng明人 KobbeG， Opresko P L， Arthur

P. Bohr V A. Functional Link between

complex via Nbsl. J Biol. Chem. 14:21169-76，

• Kobayashi J， Antoccia Aラ TauchiH， Matsuura Sヲ KomatsuK. Nbs1 and its

Kヲ M， Camey J

Syndrolne protein and the Mrell

円ベ

U

Functional Role in the DNA Damage Response. DNA Repair. 3:855-861，2004.

• Chen L，恥1orioT，恥1inegishiY， Nakada S， Nagasawa M， Komatsu K， Chessa L，

Villa A， Lecis D， Delia D， Mizutani S. Ataxia申 telangiectasia四 mutated dependen t

phosphorylation of Artemis in response to DNA damage. Cancer Science、96:134-141，

2005.

• Cheng W， Kobbe G， Opresko P L， Arthur L M， Komatsu K， Sidman M M， Camey J

P， Bohr V A. Wemer syndrome protein associates with gamma H2AX in a manner that

depends upon NBSl. FEBS Letters， 28:579(6): 1350-1356，2005.

• Yamamoto K， Hirano S， Ishiai M， Morishima K， Kitao H， Kimura M， Namikoshi K，

MatsushitaN， Arakawa H， Buerstedde JM， Komatsu K， Thompson LH and Takata M.

Fanconi Anemia protein FANCD2 promotes immunoglobulin gene conversion and

DNA repair through a mechanism related to homologous recombination. Mol. Cell.

Biol.， 25:34-43，2005.

・ Lan L， Nakajima S， Komatsu K， Nussenzweig A， Shimamoto A， OshimaJ and

Yasui A. Accumulation of Wemer protein at DNA double-strand breaks in human cells.

J Cell Sci.， 118:4153四 4162，2005.

• Matsuura S， Matsumoto Y， Morishima K， Izumi H， Matsumoto H， Ito E， Tsutsui K，

Kobayashi J， Tauchi H， Kajiwara Y， Hama S， Kurisu K， Tahara H， Oshimura M，

Komatsu K， Ikeuchi T， Kajii T. Monoallelic BUB 1B Mutations and Defective Mitotic-

Spindl Checkpoint in Seven Families with Premature Chromatid Separation (PCP)

Syndrome. Am J Med Genet. 140(4):358四 67，2006.

• Nakamura H， Yasui Y， Saito N， Tachibana A， Komatsu K， Ishizaki K.DNA repair

defect in AT cells and their hypersensitivity to low-dose-rate radiation. Radiat Res.

165: 277 -82， 2006.

( 2) 口頭発表

・小松賢志「二重鎖DNA切断修復とヒト遺伝病:発がん、アポトーシス、

テロメアとの関連J第 14回信州大学最先端医学懇話会、 2002年 4月

・小松賢志「トリチウムの取り扱いとその生物学的影響Jパネル討論、核融

合エネルギーが満たすべき実用化への条件、プラズマ・核融合学会、 2002年

6月

・小松賢志 fがんの放射線感受性について考える ;DNA損傷についてJ制

-4-

癌シンポジウム、 2002年 6月

・小松賢志「放射線感受性とナイミーへン症候群遺伝子NB S 1 J環境研セ

ミナー、 2002年 6月

.坂本修- r Werner helicase relocates into nuc1ear foci in response to DNA

damaging J 2002年 6月

・小松賢志 rNB S 1による DNA二重鎖切断の検出と修復開始j 日本放射

線影響学会第 45回大会、 2002年 9月

・小松賢志 rNBS1 is involved in recognition of DNA damage and initiation of

homologous recombinationJ 日本遺伝子学会第九回大会、 2002年 10月

・小松賢志「トリチウムの生物学的影響と低線量率効果J“原子力エネルギ

ーの外部性"研究専門委員会、 2002年 10月

・小松賢志 rNBS1 and Two step Binding Mechanism for Homologous

Recombination and Checkpoint Controlj第 1回日米DNA修復会議 2002年 10

月

-小 松賢志 rNBS1 and two幽 stepbinding mechanism for DNA repair and

checkpointJ The 19th Int. RBC Symposium、2002年 11月グ

-小松賢志「放射線によるヒストン H2AXリン酸化と NBS1 との相互作用j

第 12回放射線生物学ワークショップ、 2002年 11月

・小松賢志「ナイミーヘン症候群遺伝子NBSlのDNA二重鎖切断修復機

能:損傷認識の二段階説J第 25回日本分子生物学会年会、 2002年 11月

・小松賢志 rNBS 1のヒストンH2AXとの相互作用と相同組換えJ第 20

回染色体ワークショップ、 2003年 1月

・小松賢志 rNB S 1のヒストンとの結合と相同組換えj がん特定第 2図研

究代表者会議公開合同シンポジウム、 2002年 2月

.小松賢志 rFunctionaldomains of repair protein NBS 1 and genomic stability of the

cellsJ Int Workshop on DNA Repair， Recombination and恥1utagenesis、2003年 2月

.小松賢志 rA role of NBS1 in genome stability after DNA double叩 strandbreaksJ

ICRR国際放射線研究連合学会、 2003年 8月

・小松賢志 rFunction of Nijmegen Breakage Syndrome Gene， Nbs1， in the

Rejoining of DNA Double-strand BreaksJ 9th Japanese-German Workshop、2003年

9月

-小松賢志 rNBS1 is involved in initiation of homologous recombination through

-5-

binding to histonJ Intemational workshop A -T、2003年 9月

@小松賢志「放射線照射後の修復蛋白 NBS1のヒストンとの相互作用とゲノ

ム不安定化j第 26回日本癌学会、 2003年 9月

・小松賢志 rNBS1 is involved in homologous recombination and checkpointJ第

20回放生研国際シンポジウム、 2003年 10月

@小松賢志 rNBS1initiates homologous recombination by interaction with histonJ

第 76回日本生科学会、 2003年 10月

・小松賢志 rNBS1，Nijmegen Breakage Syndrome Gene， and genome stability J

第 4回国際 3Rシンポジウム、 2∞3年 11月・小林純血 rDNA損傷認識における NBSlの機能についてJ第 63回日

本癌学会学術総会、 2004年 8月

.坂本修一「相同組換え修復における NBSlの作用機構の解析J第 47回

日本放射線影響学会、 2004年 11月

-坂本修-rDSBの相同組換え修復における NBSlの作用機構の解析J

ワークショップ 2004年 12月

@小林純血 r B S 1による D N A二重鎖切断損傷認識には二種類の機構が

.J弟 27回日本分子生物学会、 2004年 12月

坂本修一「桔同組換え修復における NBSlの作用機構の解析J第 27回

H本分子生物学会、 2004年 12月

. 小松賢志 fHuma卸nNBSl functions in the r陀ep問a勾i汀r0ぱf1ト司Sce1-幽叩副.幽.幽叩.

homologous recombination and independently of ATM J The 2005 lntemational

Workshop 0侃nA加ta侃叩X対i問a申午Tela叩ng忠le伐ct匂蜘a部SI悶a、2005 年 6 月

修小林純也 rModulating eff ect of γ 四 H2AXon ATM dependent DNA damage

ResponseJ Benzon Symposium No52 " 2005年 8月

@小松賢志 fRemo¥叫 DNAcrosslinks is normal in both

not

年 9月

9

「

A.nnual Fanconi

とがんj 第

るγ

、2005年 9

日

の B 1/A1'Mの

6

and BRCA2-

Symposium、

恥f

コニツグポイント

御と相同組換え修復の非依存性j 第 1回アジア放射線研究会議、 2005年 11月

@小林純也 fATM依存性DNA損傷応答における γH2AXの役割J第

28回日本分子生物学会年会、 2005年 12月

( 3) 出版物

，. AntoccIa A， Kobayashi J， Tauchi Hヲ MatsuuraS and Komatsu KGenome

Disease: Nijmegen breakage syndrome and functions of the responsible protein， NBS 1、

pp191-205， Basel， Karger， 2006.

・槌田謙、小松賢志、 DNA複製・修復がわかる;ブアンコニー貧血と染色

体不安定性 133，2004

・大羽玲子、小松賢志、ゲノム修復とがん、血液 e 腫蕩科、 48:123-130，2∞4 .坂本修一、小松賢志、 Nijmegen染色体不安定症候群と発がん、医学のあゆ

み、 208: 858四 862，2004

・中村麻子、小松賢志、 DNA二重鎖切断によって生じるヒストン H2AXの

リン酸化、遺伝子医学、 7:367-373，2003 グ

白石貴博、小松賢志、ファンコニ

研究成果による工業所有権の出願・取得状況

発明の名称:

6 : 67-72， 2002

DNA鎖開架橋の測定方法および 鎖開架橋の修復速度の測定方法

発明者 :槌田謙(放射線生物研究センター・研究員)

小松賢志(放射線生物研究センター@教授)

特許出願人:国立大学法人京都大学(代理人)11口嘉之〉

出願日 :200 5年 7月 15日、

出願番号:200 5 -2 0 7 121

結 果