酸化的ストレスによる細胞死と消化管がん抑制機構におけるMUTYHの働き

MUTYH在氧化应激引起的细胞死亡中的作用及胃肠道癌症抑制机制

基本信息

批准号：
18013038
负责人：
中別府雄作
金额：
$ 8.19万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

自然突然変異の主要な原因の1つである酸化塩基8-オキソグアニンがゲノムDNAに蓄積すると複製に伴い鋳型DNA鎖中の8-オキソクアニンに対してシンとアデニンが同程度に取り込まれる。我々は,核あるいはミトコンドリアゲノムDNA中に一定量の8-オキソグアニン:アデニン対合が蓄積するとアデニンDNAグリコシラーセ活性を有するMUTYHが開始する塩基除去修復の過程デゲノム中にDNA一本鎖切断が蓄積し、結果として以下の異なる2つの経路で細胞死誘発されることを明らかにした。核ゲノムに8-オキソグアニン:アデニン対合が蓄積するとMUTYHにより開始される塩基除去修復の過程で蓄積したDNA一本鎖切断はポリ(ADP-リボース)ポリメラーゼ(PARP)により認識され、その結果活性化されたPARPに依存してApoptosis-inducing factorの核移行を伴う細胞死が誘発された。一方、ミトコンドリアゲノムに8-オキソグアニン:アデニン対合蓄積するとMUTYHに依存してミトコンドリアDNAが分解された。ミトコンドリアDNAの枯渇はミトコンドリア機能異常、すなわちATPの枯渇を引き起こし、ミトコンドリア膜の透過性の上昇をきたした。その結果、ミトコンドリアCaイオンが細胞質へ流出し、Ca依存性プロアーゼのカルパインの活性化に依存した細胞死誘発された。MUTYH欠損マウスでは自然および酸化ストレス誘導性の突然変異率ともに野生型より顕著に上昇しており、さらに消化管腫瘍も多発することを明らかにした。また、APC遺伝子変異陰性の家族性大腸腺腫症家系におけるMUTYH変異のスクリrニングを行い、一例の家系においてMUTYHの磯能喪矢を引き起す劣性変異を国内で始めて同定した。以上より、酸化ストレス下でゲノムDNAに蓄積した8-オキソグアニン:アデニン対合は突然変異を高頻度に生じるだけでなく,細胞死を誘発することが明らかになった.MUTYHは8-オキソグアニン:アデニン対合の蓄積を感知して細胞死のプログラムを起動させることでこのような突然変異を引き起こしやすい細胞を生体内から排除し、結果として発がんおよびがんの進展を抑制することが明らかになった。

当氧化碱基 8-氧鸟嘌呤（自发突变的主要原因之一）在基因组 DNA 中积累时，复制过程中，syn 和腺嘌呤会以与模板 DNA 链中的 8-氧鸟嘌呤相同的程度掺入。我们发现，当一定量的8-氧代鸟嘌呤：腺嘌呤配对在核或线粒体基因组DNA中积累时，DNA单链断裂在退化基因组中积累，这是由具有腺嘌呤DNA糖基化酶活性的MUTYH启动的碱基切除修复过程。结果表明，细胞死亡是通过如下两种不同途径诱导的。当8-氧代鸟嘌呤：腺嘌呤对在核基因组中积累时，MUTYH引发的碱基切除修复过程中积累的DNA单链断裂被聚（ADP-核糖）聚合酶（PARP）识别，导致细胞死亡并伴随核激活。根据转化的 PARP 诱导凋亡诱导因子的易位。另一方面，当 8-氧代鸟嘌呤：腺嘌呤对在线粒体基因组中积累时，线粒体 DNA 以 MUTYH 依赖性方式降解。线粒体DNA耗竭导致线粒体功能障碍，即ATP耗竭和线粒体膜通透性增加。结果，线粒体 Ca 离子渗漏到细胞质中，诱导细胞死亡，依赖于 Ca 依赖性蛋白酶钙蛋白酶的激活。我们发现，MUTYH 缺陷小鼠的自发突变率和氧化应激诱导的突变率显着高于野生型小鼠，并且胃肠道肿瘤也更多。我们还在一个 APC 基因突变阴性的家族性腺瘤性息肉病家系中筛查了 MUTYH 突变，并在日本首次发现了导致一个家系中 Isonomoya 的 MUTYH 隐性突变。由上可知，在氧化应激下在基因组DNA中积累的8-氧代鸟嘌呤：腺嘌呤配对不仅引起高频率的突变，而且还可以诱导细胞死亡：通过检测腺嘌呤配对的积累已揭示。激活细胞死亡程序，容易引起此类突变的细胞被从体内消除，从而抑制癌变和癌症进展。

项目成果

期刊论文数量（53）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Crystallization and preliminary X-ray analysis of human MTH1 complexed with two oxidized nucleotides, 8-oxo-dGMP and 2-oxo-dATP.

与两种氧化核苷酸（8-氧代-dGMP 和 2-氧代-dATP）复合的人 MTH1 的结晶和初步 X 射线分析。

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
Acta Crystallograph. Sect. F. Struct. Biol. Cryst. Commun. 62(12)
影响因子：
0
作者：
Nakamura;T. et al.
通讯作者：
T. et al.

The GT to GC single nucleotide polymorphism at the beginning of an alternative exon 2C of human MTH1 gene confers an amino terminal extension that functions as a mitochondrial targeting signal.

人 MTH1 基因替代外显子 2C 起始处的 GT 至 GC 单核苷酸多态性赋予氨基末端延伸，起到线粒体靶向信号的作用。

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
Journal of Molecular Medicine (in press)
影响因子：
0
作者：
Y.Nakabeppu;et al.;Y.Sakai et al.
通讯作者：
Y.Sakai et al.

Neonatal Ventral Hippocampal Lesions Produce an Elevation of ΔFosB-like Protein(s) In the Rodent Neocortex.

新生儿腹侧海马损伤会导致啮齿动物新皮质中 ΔFosB 样蛋白升高。

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
Neuropsychopharmacology 31・4
影响因子：
0
作者：
Powell K.;Binder T.L.;Hori S.;Nakabeppu Y.R.D;Weinberger Lipska B.K.;Robertson G.S.
通讯作者：
Robertson G.S.

Mutyh遺伝子欠損マウスにおける酸化ストヒス誘発腫瘍における癌関連遺伝子の突然変異解析

Mutyh基因缺陷小鼠氧化性肿瘤相关基因突变分析