酸化的脱アミノ化ヌクレオチドによる細胞障害とその防御機構の解明

阐明氧化脱氨基核苷酸引起的细胞损伤及其防御机制

• 批准号: 08J03650
• 负责人: 猪山 輝昭
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J03650/
• 关键词: 酸化ストレス; 脱アミノ化ヌクレオチド; ゲノム不安定性; ヌクレオチドプール; 損傷ヌクレオチド分解酵素; イノシン

ヌクレオチドは様々な生物学的反応において機能しているが、ヌクレオチドはさまざまな化学修飾を受けうる。このような修飾ヌクレオチドはヌクレオチドプールから取り除かれなければ、細胞に対して毒性を示す可能性がある。本研究は、酸化損傷ヌクレオチドであるITPとXTPにより機能阻害をきたす標的タンパク質ならびに新規損傷ヌクレオチド分解酵素の同定を目的としている。初年度(平成20年度)ではITP/XTP結合特性を持つタンパクを修飾ヌクレオチド結合タンパク質に対するスクリーニングを行い、イノシン三リン酸(ITP)、キサトシン三リン酸(XTP)、グアノシン三リン酸(GTP)結合タンパク質として、ヒトnucleoside diphosphate linked moiety X-type motif 16(NUDT16)タンパク質を同定した。2年目(平成21年度)ではNUDT16の生化学的特性を理解し、さらにin vitroレベル及び細胞・組織レベルでの解析を進めることで、目的タンパクの生物学的機能を明らかにすることとした。組み換えNUDT16タンパク質は検討した29のヌクレオチドの中から主にプリンヌクレオシド二リン酸または三リン酸をそのヌクレオシド一リン酸に加水分解した。さらに分解効率のよい基質について、反応速度パラメーター(K_m,K_<cat>)を算出し、NUDT16がIDP、dIDPを最もよい基質としていると考えられる。その上、NUDT16は(デオキシ)イノシン三リン酸([d]ITP)を中程度に加水分解した。NUDT16は大部分が核内、特に核小体内に局在していた。HeLa MR細胞でのNUDT16のノックダウンにより、S期での細胞周期遅延、細胞増殖の低下、核DNAの一本鎖切断の蓄積の増加、並びにRNA中のイノシンレベルの増加が引き起こされた。以上より、NUDT16が(デオキシ)イノシン二リン酸分解酵素であり、(d)ITPの悪影響から細胞を守るために主に核内で機能しうると結論した。

尽管核苷酸在多种生物反应中发挥作用，但它们可以经历多种化学修饰。如果不从核苷酸池中去除，此类修饰的核苷酸可能对细胞有毒。本研究的目的是鉴定其功能被氧化损伤的核苷酸ITP和XTP以及新型受损的核苷酸降解酶抑制的靶蛋白。第一年（2008 财年），针对修饰的核苷酸结合蛋白筛选了具有 ITP/XTP 结合特性的蛋白质，并针对三磷酸肌苷 (ITP)、三磷酸xatosine (XTP) 和三磷酸鸟苷 (GTP) 结合进行了筛选，我们鉴定了人二磷酸核苷连接部分 X 型基序 16 (NUDT16) 蛋白。第二年（2009财年），我们决定了解NUDT16的生化特性，并在体外水平和细胞/组织水平上进一步分析，以阐明目标蛋白的生物学功能。重组NUDT16蛋白主要将检测的29个核苷酸中的嘌呤核苷二磷酸或三磷酸水解为其核苷单磷酸。此外，计算了具有良好分解效率的底物的反应速率参数（K_m，K_<cat>），结果表明NUDT16是IDP和dIDP的最佳底物。此外，NUDT16 适度水解（脱氧）肌苷三磷酸 ([d]ITP)。 NUDT16主要位于细胞核内，尤其是核仁内。 HeLa MR 细胞中 NUDT16 的敲低导致细胞周期延迟在 S 期、细胞增殖减少、核 DNA 中单链断裂的积累增加以及 RNA 中肌苷水平增加。综上所述，我们得出结论，NUDT16是一种(脱氧)肌苷二磷酸降解酶，主要在细胞核中发挥作用，保护细胞免受(d)ITP的有害影响。

项目成果

NUDT16 is a(deoxy)inosine diphosphatase, and its deficiency induces nuclear accumulation of single-stranded DNA with growth arrest

NUDT16 是一种（脱氧）肌苷二磷酸酶，其缺陷会导致单链 DNA 核积聚并导致生长停滞

• 发表时间: 2010
• 作者: Iyama; T.; et al.
• 通讯作者: et al.

Human NUDT16 is a novel nucleotide pool sanitizing enzyme hydrolyzing(deoxy)inosine diphosphate to(deoxy)inosine monophosphate.

人类 NUDT16 是一种新型核苷酸库消毒酶，可将（脱氧）肌苷二磷酸水解为（脱氧）肌苷一磷酸。

• 发表时间: 2009
• 作者: Iyama; T.; et al.
• 通讯作者: et al.

NUDT16 is a(deoxy)inosine diphosphatase, and its deficiency induces accumulation of single strand breaks in nuclear DNA and growth arrest.

NUDT16 是一种（脱氧）肌苷二磷酸酶，其缺陷会导致核 DNA 中单链断裂的积累和生长停滞。

• 发表时间: 2010
• 作者: Iyama; T.; et al.
• 通讯作者: et al.

Human NUDT16 is a novel nucleotide pool sanitizing enzyme hydrolyzing(deoxy)inosine diphosphate to(deoxy)inosine monophosphate

人类 NUDT16 是一种新型核苷酸库消毒酶，可将（脱氧）肌苷二磷酸水解为（脱氧）肌苷一磷酸

• 发表时间: 2009
• 作者: Iyama; T.; et al.
• 通讯作者: et al.