Repair pathway for DNA double-strand break induced by radiomimetic drug

拟放射药物诱导的DNA双链断裂修复途径

• 批准号: 22K12374
• 负责人: 津田 雅貴
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: National Institute of Health Sciences
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K12374/
• 关键词: DNA二本鎖切断; DNA double-strand break

トポイソメラーゼ1（TOP1）やトポイソメラーゼ2(TOP2)は、DNA複製や転写（遺伝子発現）の際に生じるDNAの超らせん構造を解消するために必須の酵素である。TOP1は一過的に1本鎖切断(single-strand break: SSB)、TOP2は2本鎖切断(double-strand break: DSB)を発生させることで超らせんを解消する。TOP1は反応中間体として、DNAの3'切断端と活性部位のチロシン残基が共有結合した複合体（TOP1 covalent complex: TOP1cc）を形成する。一方、TOP2はDNAの5'切断端と活性部位のチロシン残基が共有結合した複合体（TOP2 covalent complex: TOP2cc）を形成する。Tyrosyl-DNA phosphodiesterase (TDP) 1は、DNAのねじれを解消する酵素であるトポイソメラーゼ（TOP）1がDNAの3'リン酸末端に不可逆的にトラップされた反応中間体を除去する酵素である。一方、TDP2は、TOP2がDNAの5'リン酸末端に不可逆的にトラップされた反応中間体を除去する酵素である。これまで、研究代表者は、TDP1・TDP2が、放射線誘発および放射線類似作用物質誘発DSBの修復に関与するかどうかを調べ、これらの酵素が放射線類似作用物質誘発DSBの修復に関与することを明らかにしてきた。2022年度は、TDP1やTDP2が、放射線類似作用物質誘発DSBにおいてどのようなDNA損傷の修復を行なっているのかを生化学的に調べるために、大腸菌を用いて発現システムを利用した。精製したTDP1は、3'末端に結合したチロシン残基の除去を行い活性があった。一方、精製したTDP2は、5'末端に結合したチロシン残基の活性があった。従って、これらの酵素の精製に成功した。

拓扑异构酶1（TOP1）和拓扑异构酶2（TOP2）是解决DNA复制和转录过程中发生的DNA的高螺旋结构（基因表达）的必需酶。 TOP1瞬时导致单链断裂（SSB），TOP2导致双链断裂（DSB）解决超螺旋。 TOP1形成一个反应中间体（TOP1共价复合物：TOP1CC），其中活性位点的DNA和酪氨酸残基的3'切割端是共价结合的。同时，TOP2形成一个复合物（TOP2共价复合物：TOP2CC），其中活性位点的DNA的5'切割端和酪氨酸残基共价结合。酪酶-DNA磷酸二酯酶（TDP）1是一种酶，它去除反应中间体，其中拓扑异构酶（TOP）1（一种溶解DNA扭转的酶）在DNA的3'磷酸盐末端不可逆地捕获。另一方面，TDP2是一种去除反应中间体的酶，其中TOP2在DNA的5 phosphate末端被不可逆转地捕获。到目前为止，首席研究人员已经研究了TDP1和TDP2是否参与了辐射诱导的和辐射样剂引起的DSB的修复，并发现这些酶参与了辐射样药物诱导的DSB的修复。在2022财年中，使用大肠杆菌使用表达系统来研究辐射样剂诱导的DSB中TDP1和TDP2修复的DNA损伤类型。纯化的TDP1通过去除结合到3'端的酪氨酸残基而活跃。另一方面，纯化的TDP2具有与5'端结合的酪氨酸残基的活性。因此，这些酶的纯化成功。