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

阐明抗辐射细菌中自由基清除剂的生物防御机制

基本信息

批准号：
14780423
负责人：
齋藤毅
金额：
$ 2.5万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

不断暴露于许多外部压力的生物体具有各种生物防御机制来维持其体内平衡。其中，自由基清除物质介导的机制被认为是针对包括辐射在内的各种应激的有效生物防御机制。典型的体内自由基清除物质包括抗坏血酸、α-生育酚、类胡萝卜素和谷胱甘肽。另一方面，生物体中存在一种名为金属硫蛋白（MT）的蛋白质，据报道其自由基清除活性比典型的自由基清除剂谷胱甘肽高数十倍。因此，我们分析了金属硫蛋白（MT-I和MT-II）在体内的动态及其生物防御活性。首先，通过实时定量RT PCR 分析了添加ZnCl_2 溶液后小鼠晶状体上皮来源的培养细胞(alphaTN4-1) 中MT-I 和MT-II 的动态变化。然后，通过掺入细胞中的^3H-胸苷的量来测量诱导的MT-I和MT-II对各种波长范围的紫外线(UV-C、UV-B、UV-A)的生物防御效果。分析如下。结果表明，ZnCl_2的添加以浓度依赖性方式在αTN4-1中诱导MT-I和MT-II mRNA。此外，MT-I和MT-II的诱导对于UV-C和UV-B没有表现出显着的防护效果，但是表明它对于UV-A表现出显着的防护效果。 UV-C 和 UV-B 引起细胞损伤的主要原因被认为是 DNA 上生成的嘧啶二聚体。另一方面，UV-A引起的细胞损伤被认为主要是由细胞内光敏反应产生的活性氧和自由基引起的。这些结果表明，即使在体内晶状体中，MT 也可以通过清除自由基来防御 UV-A 应激。