以下の4種類の酸化型DNA前駆体が知られ、各種transversionを引き起こす。
8-hydroxydeoxyguanosine 5'-triphosphate（8-oxodGTP）
G:C→T:A
2-hydroxydeoxyadenosine 5'-triphosphate（2-oxodATP）
A:T→C:G
5-hydroxydeoxycytidine 5'-triphosphate（5-oxodCTP）
G:C→T:A、A:T→C:G、G:C→A:T
5-formyldeoxyuridine 5'-triphosphate（5-CHO-dUTP）
G:C→A:T、A:T→G:C、G:C→T:A
これらはDNA polymerase IIIによりDNA中に取り込まれる。取り込みは2-oxodATP ＞ 8-oxodGTP ＞＞ 5-oxodCTP ～ 5-CHO-dUTPの順に多い。2-oxodATPは2-OA:G対を形成することで G:C→T:A transversionを引き起こす。alkA欠損株で8-oxodGTP、2-oxodATPの mutY欠損株で2-oxodATPによる変異率の上昇が報告されている。この報告は 2-oxodadenineとguanineとが対を形成することを初めて明らかにした。
細胞内dGTP濃度はdATP、dCTP、dTTPよりも数倍少ないことが原核および真核生物で報告さ れている。このことはdGTPの酸化物8-oxodGTPによる影響が大きいことを示唆しているのか もしれない。
この実験では2-oxodATPの方が8-oxodGTPよりも多くの変異を誘発していることが分かった。 このことは2-oxodATPもまた重要であることを示唆している。ヒトのMutTホモログであるMTH1 は8-oxodGTPよりも2-oxodATPを効率よく加水分解することが報告されているが、MutTは2-oxodATP に対する活性はない。このためほかの酵素が2-oxodATPに働いていることが予想される。
一方、5-oxodCTPや5-CHO-dUTPでは変異率の変化が見られなかった。直接大腸菌にこれらを 導入すると変異が上昇することが報告されている。しかし、これらの加水分解活性は細菌で はあっても極弱いと考えられている。そのため、今回変異の変化が見られなかった理由は不 明である。
ポリメラーゼの種類により2-OAと対を形成する塩基が異なることが知られている。哺乳類の polymerase αやβではCytosineと、E. coli polymerase IのKlenow Fragmentでは主 にGuanineと対を形成する。今回の実験ではG:C→T:A transversionが上昇したことから、
polymerase IIIでは2-OA:Gの対が形成していたことが考えられる。これらのポリメラーゼ依存 的な取り込まれの差異は2-OAが2-hydroxyと1,2-dihydro-2-oxoの2つのisomerを取ること、DNA 中でantiとsynの2つのconformationを取ることに起因すると考えられる。
mutYで2-oxodATPによる変異率が上昇したことから、MutYは2-OAの修復にも関与して いるのかもしれない。逆にmutMで変異率に変化が見られないことから、MutMは8-OG:A や2-OAの修復には関与していないと考えられる。
alkAで8-oxodGTPおよび2-oxodATPによる変異率の上昇が見られる。AlkA（3-methyladenine glycosylase II）は基質特異性が広いことが知られていることから、これら両方ともに活性 があると考えられる。また、AlkAは5-formyluracilに対する活性が報告されているが、5-CHO-dUTP で変異率の上昇が認められなかった。この原因は不明である。
今回の研究から、2-oxodATPの変異原性は8-oxodGTPのそれとほとんど同じであり、2-oxodATPase の存在が予想される。反対に5-oxodCTPや5-CHO-UTPは変異原性を持たないことからこれらに対する 加水分解酵素は存在しないかもしれない。
≪文献≫
Nucleic Acids Research, 2000, Vol.28, No.7 1640-1646
2-Hydroxy-dATP is incorporated opposite G by Escherichia coli DNA polymerase III resulting in high mutagenicity
Hiroyuki Kamiya, Hiroshi Kasai
8-hydroxydeoxyguanosine 5'-triphosphate（8-oxodGTP）
G:C→T:A
2-hydroxydeoxyadenosine 5'-triphosphate（2-oxodATP）
A:T→C:G
5-hydroxydeoxycytidine 5'-triphosphate（5-oxodCTP）
G:C→T:A、A:T→C:G、G:C→A:T
5-formyldeoxyuridine 5'-triphosphate（5-CHO-dUTP）
G:C→A:T、A:T→G:C、G:C→T:A
これらはDNA polymerase IIIによりDNA中に取り込まれる。取り込みは2-oxodATP ＞ 8-oxodGTP ＞＞ 5-oxodCTP ～ 5-CHO-dUTPの順に多い。2-oxodATPは2-OA:G対を形成することで G:C→T:A transversionを引き起こす。alkA欠損株で8-oxodGTP、2-oxodATPの mutY欠損株で2-oxodATPによる変異率の上昇が報告されている。この報告は 2-oxodadenineとguanineとが対を形成することを初めて明らかにした。
変異率（×10-3）
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左の結果から、DNA前駆体として使われる率が2-oxodATP ＞ 8-oxodGTP ＞＞ 5-oxodCTP ～ 5-CHO-dUTPのであることが分かる。 5-oxodCTPがコントロールの値よりも小さくなっている。これはDNA合成が阻害されている ことによる相対的な変異率の減少や、5-hydroxycytosineの存在により修復系が活性化される ことが考えられる。しかしながら、20μMで逆に変異が増加していることに対する説明がつか ない。 |
変異の内訳
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2-oxodATPはG:C→T:A transversionを8-oxodGTPはA:T→C:Gを誘発している。これはそれぞ れ、G:OAやA:OGのミスマッチをDNA複製時に形成するためと考えられる。 |
修復系遺伝子欠損株の突然変異率（×10-3）
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mutM/mutYおよびmutYは2-oxodATPで、alkAは2-oxodATPと 8-oxodGTPにより変異率の増加が見られた。 |
細胞内dGTP濃度はdATP、dCTP、dTTPよりも数倍少ないことが原核および真核生物で報告さ れている。このことはdGTPの酸化物8-oxodGTPによる影響が大きいことを示唆しているのか もしれない。
この実験では2-oxodATPの方が8-oxodGTPよりも多くの変異を誘発していることが分かった。 このことは2-oxodATPもまた重要であることを示唆している。ヒトのMutTホモログであるMTH1 は8-oxodGTPよりも2-oxodATPを効率よく加水分解することが報告されているが、MutTは2-oxodATP に対する活性はない。このためほかの酵素が2-oxodATPに働いていることが予想される。
一方、5-oxodCTPや5-CHO-dUTPでは変異率の変化が見られなかった。直接大腸菌にこれらを 導入すると変異が上昇することが報告されている。しかし、これらの加水分解活性は細菌で はあっても極弱いと考えられている。そのため、今回変異の変化が見られなかった理由は不 明である。
ポリメラーゼの種類により2-OAと対を形成する塩基が異なることが知られている。哺乳類の polymerase αやβではCytosineと、E. coli polymerase IのKlenow Fragmentでは主 にGuanineと対を形成する。今回の実験ではG:C→T:A transversionが上昇したことから、
polymerase IIIでは2-OA:Gの対が形成していたことが考えられる。これらのポリメラーゼ依存 的な取り込まれの差異は2-OAが2-hydroxyと1,2-dihydro-2-oxoの2つのisomerを取ること、DNA 中でantiとsynの2つのconformationを取ることに起因すると考えられる。
mutYで2-oxodATPによる変異率が上昇したことから、MutYは2-OAの修復にも関与して いるのかもしれない。逆にmutMで変異率に変化が見られないことから、MutMは8-OG:A や2-OAの修復には関与していないと考えられる。
alkAで8-oxodGTPおよび2-oxodATPによる変異率の上昇が見られる。AlkA（3-methyladenine glycosylase II）は基質特異性が広いことが知られていることから、これら両方ともに活性 があると考えられる。また、AlkAは5-formyluracilに対する活性が報告されているが、5-CHO-dUTP で変異率の上昇が認められなかった。この原因は不明である。
今回の研究から、2-oxodATPの変異原性は8-oxodGTPのそれとほとんど同じであり、2-oxodATPase の存在が予想される。反対に5-oxodCTPや5-CHO-UTPは変異原性を持たないことからこれらに対する 加水分解酵素は存在しないかもしれない。
≪文献≫
Nucleic Acids Research, 2000, Vol.28, No.7 1640-1646
2-Hydroxy-dATP is incorporated opposite G by Escherichia coli DNA polymerase III resulting in high mutagenicity
Hiroyuki Kamiya, Hiroshi Kasai