山本 和生「遺伝子変異制御概論」
発がん突然変異説への挑戦
ゲノム(染色体)の不安定性(chromosome
instability; CIN)は発がんをどこまで説明す
ることが出来るか?
CIN
Microsatelite instability (MIN)
突然変異の生成機構について
発がん突然変異説
CIN と発がん
http://www.biology.tohoku.ac.jp/~kazuo/08kyotsuB
Kazuo Yamamoto
Cell cycle
紡錘体チェックポイント
2c
損傷チェックポイ
ントG2/M
M
中心体複製
チェックポイン
ト
G2
2c
RESTING
G0
DIVISION
GROWTH
FACTORS
G1
4c
S
INTERPHASE
ヒト培養細胞の場合,全体は概ね24時間
でM期は0.5時間程度
2c
損傷チェックポイ
ントG1/S
M期(Mitosis)
核分裂(karyokinesis)--4nの核が2n + 2nに分裂
(1) Prophase(前期):染色体が凝縮。
2つあるCentrosome(セントロゾーム:中心体)から微小管が伸びる。
Centrosome duplication checkpoint
(2) Metaphase(中期) (Prometaphase( 前中期)) :核膜が消失。微小管に
引っ張られて染色体が赤道面へ移動。染色体が赤道面に並ぶ。
spindle checkpoint
(3)Anaphase(後期): セントロメアの部分でつながっていた染色体が別れ,そ
れぞれが極へ移動。
(4)Telophase(終期):染色体が両極へ移動し,凝縮がなくなる。核膜が形成
さ,細胞質が分裂し始める。
細胞質分裂(cytokinesis) --細胞質が別れ細胞が2つになる
Mitosis checkpoint 1) G2/M transition checkpoint
2) Centrosome duplication checkpoint
3) Spindle checkpoint(紡錘体チェックポイント)
karyokinesis
中心体複製チェックポイント
(centrosome)
紡錘体チェックポイント
APCが機能して後期に移行
(spindle pole body)
中心体などがある場所
cytokinesis
動物細胞の細胞質分裂は,細胞が赤道の所でくびれる事で始まる。アクチンと
ミオシンでできた収縮環が細胞質を絞り込んで,分裂溝がしょうじ,やがて完全
にくびれる。
分裂中の中心体と染色体の関係
中心体(centrosome, centriole)と動
原体(kinetochore)を微小管(tubulin
でできている)がつなぐ。
微小管の均一な張力の有無を 細胞
は監視して,もし良い場合は,後期に
進む。この際,centromereでくっつい
ている接着因子を分解する。
均一でない場合,後期には進まない。
再挑戦又は,アポトーシス。
Spindle checkpoint
Nature 407, 41 - 47 (2000)
接着因子の分解と後期への進行・spindle checkpoint
At the metaphase-anaphase
transition, APC/Cdc20
ubiquitinates securin.
Degradation of securin
activates separase. Separase
then cleaves the Scc1 subunit
of cohesion, allowing
chromosome segregation. In
response to sister-chromatid
not properly attached to the
mitotic spindle, the spindle
checkpoint promotes the
assembly of checkpoint
protein complexes that inhibit
the activity of APC/C, leading
to the stabilization of securin,
preservation of sisterchromatid cohesion, and a
delay in the onset of anapha
Swe1 (Wee1),Cdc25によるG2/M境界checkpoint
Cdc25
P
P
P
P
CDK1(Cdc28)
/Cyclin B
CDK1(Cdc28)
/Cyclin B
Swe1
G2期
prophase
G2/M 境界
G2/M境界では,Swe1はMPFをリン酸化することで,周期の進行を遅らせ,
Cdc25 phosphataseは脱リン酸化することで,周期を前に進める。
PHQはSwe1 (Wee1)を安定化するので,MPFを不活性型に保ちelongated
bud形成を促す。
G2/M境界checkpointシグナルと異数性の生成
Chk1
Chk1
P
p38
P
p38
ATM/ATR
DNA damage
chk2
p53
P21
S arrest
環境ストレス
(ROS等)
Cdc25
14-3-3
P
P
P
CDK1(Cdc28)
/Cyclin B
inactive = G2
Wee1
P
G2/M 境界arrest
???
CDK1(Cdc28)
/Cyclin B
active = M
Aneuploidy--> 発がん/老化
Diploid (2n)とhaploid (n)
ヒトの場合,精子や卵子はhaploidで22本の常染色体の1つ
ずつとXまたはYをもつ
たいていのヒト細胞はdiploid (2n)で,2本の相同な(但し同
一ではない!)染色体をもつ。
ヒトのG2期細胞はtetraploid (4n)となっている。相同染色
体がそれぞれ,同一の染色体2本(sister-chromatid)で構
成される。
ゲノム(ゲノム研究)
ゲノム;ある生物がもつ遺伝
情報の全体。ゲノムのなかで
生命活動を維持するための
機能的な部品を規定している
ところを遺伝子。遺伝情報の
全体は染色体に保持されて
いる。
染色体;DNAと核タンパク質
の集合体。全遺伝情報があ
る。多細胞生物は,父親から
のと母親からの染色体をそれ
ぞれ持つ(1対)。ヒトは23対
持つ。
動原体
テロメア
分裂中期の写真なので,染色体が4本ある。
セントロメア
Kazuo Yamamoto
DNAは自己複製する
複製中の大腸菌DNA
複製は両方向に進む
半保存的である
大腸菌の染色体は環状
酵母や人は直鎖状
(J Cairns, CSHSQB, 28, 43, 1963)
葛飾 北斎
神奈川沖浪裏
(1760 - 1849)
Matsumoto (Kyoto Univ)
木版画(wood block printing)の作り方
1: Engrave a template.
2: Put paintings.
3: Copy on a paper.
If the template is used too much…
After 1012
After 104
After 108
The very original template should be kept in the niche
(Stem cell), otherwise a lot of mutations (cancer) occur.
塩基置換などによる突然変異は複製(コ
ピー)エラーの結果である
DNA複製誤りが原因である。
複製誤りを修復するシステム(mismatch
repair)を生物は持っている。
mismatch repairが欠損すると,ヒトは大腸が
んになる(hereditary nonpolyposis colon
cancer; HNPCC) -- 細胞の突然変異頻度が高
いから。
大腸菌自然突然変異
大腸菌DNApolymeraseによる複製誤り頻度は 200 x
10-8/cell/genenration。
複製後ミスマッチ修復系が働いて,変異頻度は
2 x 10-8となる。
高等生物(ヒト,植物,酵母など)での自然突然変異頻
度も,同様のしくみが働いて,変異頻度は
2 x 10-8〜10-6となる。
塩基が変化するような突然変異はおおよそ 10-8の頻度で
生じる。
DNA損傷
大腸菌やヒトで観察される
突然変異
損傷乗り越え
複製酵素の
誘導
mismatch
DNAポリメラーゼ,損傷乗り越えポリメラーゼ
(dinB, umuCD, RAD30, REV, XPV等)による間違い
ミスマッチ修復系(mutS、MSH、PolA、Rad27、FEN1等)
塩基置換変異
重複、塩基付加変異
欠失変異
1) DNAポリメラーゼの複製間違いが突然変異の原因である。
2) 誘導されたポリメラーゼは傷のないDNAにも変異を導入する。
3) 10-6〜10-8の頻度で自然突然変異が生じ,変異原物質処理で10
倍内外頻度が上昇する。
発がん
がんは,oncogeneがpower-upあるいはがん抑制遺伝子がpower-down
正常細胞
正常マウス
がん細胞
がん細胞が一つあるマウス
がんマウス
細胞のがん化; 1つのがん細胞が出来る過程
マウス/ヒトのがん化;がん細胞が一つある状態から,たくさん
ある状態になるまでの過程。十数年以上かかる
全ての過程には,少なくとも6〜10個の遺伝子が関わる
がん(cancer)
1) 一つの疾患ではなくて,似たような細胞特性をもつ,多くの疾
病の総称。
2) すべてのがん細胞は,6〜10個の遺伝子突然変異の結果,
成長の制御が不能に陥ったものである。
がんは体細胞の病気である。
3) がんの約1パーセントは家族性(familial)で,この場合,家
系内でがんにかかりやすい遺伝子変異がある。残りの99パー
セントは散発性(sporadic)で,この文脈では家族性ではない事
を意味し,体細胞の突然変異の結果である。
4) 正常細胞からがん細胞への転換には,複数のプロトオンコ
ジーンとがん抑制遺伝子突然変異(6-10個)を必要とする。
protooncogeneとがん抑制遺伝子
がんとの関わり;
1) protooncogeneの機能は,細胞分裂を促進するか,apoptosisを阻止
すること。Oncogeneはprotooncogeneのpower up型
Ras--星状細胞腫(astrocytoma)の45パーセント , 神 経 膠 芽 腫
(glioblastoma;)の35-50パーセント
サイクリンD--食道がんの35パーセント,膀胱がんの15パーセント,乳が
んの15パーセント
2) がん抑制遺伝子(tumor suppressor gene)の機能は,細胞分裂を阻
害するか,アポトーシスを促進すること。
P53--すべてのがんの半数以上で , p53が機能を失っていることが示さ
れている
p16/p19ARF--神経膠腫(脳腫瘍の一種)の55パーセント , 中 皮 腫 (
mesothelioma)の55パーセント , 黒 色 腫 の 50パーセント以上で , 機 能
喪失が観察される。
遺伝子が特定された病気(一部)
染色体
代表的がん遺伝子名
その他病気遺伝子数
●がん遺伝子Nras(p13.2) ●がん遺伝子trkA(q23-q24)
78
●乳がん(p36)
2染色体
●遺伝性非ポリポーシス大腸がん(p22-p21とq31-q33)
45
●がん遺伝子Nmyc(p24.1)
5染色体
●大腸がん(q21) ●大腸ガン抑制遺伝子MCC
32
●家族性大腸ポリポージス抑制遺伝子APC(q21-q22)
第7染色体
●大腸がん(p22) ●がん遺伝子met(q31)
44 第13染色体 ●網膜芽細
胞腫抑制遺伝子RB ●家族性乳がん(q12.3)
18
第15染色体 ●がん遺伝子fea(q26.1)
23
第17染色体 ●乳がん(p13.3)p53に関連 ●がん遺伝子erbB2(q11)
52
●神経線維腫症1型(レックリングハウゼン病)
●がん遺伝子erbA(q11.2)
●がん抑制遺伝子p53(p13.1)
●家族性乳がん(q21) ●乳がん抑制遺伝子プロヒビチン
第18染色体 ●がん遺伝子yes(p11.3) ●遺伝性非ポリポーシス大腸がん(q1)
17
●膵臓がん・大腸がん(q21.1)がん抑制遺伝子●がん抑制遺伝子DCC
1染色体
1回のaneuploidyで複数の遺伝子変化を起こすことが出来る。
発がんと突然変異
がん細胞のoncogene,TSGに変異がある
突然変異頻度の高い遺伝病(ミスマッチ欠損,色素性乾皮膚症な
ど)は,発がん頻度が高い
発がん化学物質は突然変異誘発作用がある
がん突然変異説を信じるとして,例えば6個の遺伝子変異でが
んになるとする。それぞれの遺伝子突然変異頻度を10-5として,
6個の遺伝子変異で説明すると,がんに至るまでの頻度は(105)6 = 10-30 /cell/generationとなる。
ヒト個体は,1012-1013 の細胞で構成されている。生涯の細胞数
を1014と仮定(100歳まで生きるとすると,合計は36500日;分裂
するstem cellが仮に0.1%あり,1日1回分裂するとすれば,
1013 x 0.1% x 36500 = 36500 x 1010 = 3.65 x 1014;stem
cellの分裂は1:1)しても,突然変異だけで説明すると,ヒトはが
んに罹る可能性はきわめて低い。
環境化学物質の突然変異原性(遺伝毒性),発がん性の試験
1) エームス(Ames)試験--サルモネラ菌を用いて, DNA損傷に
依存したDNA複製依存性突然変異原性の有無を調べる。
2) マウス実験--化学物質を数百匹のマウスに投与し,2年間飼
育して,発がん性を調べる。
変異物質
変異・非発がん物
質;例,ヒドロキシ
ルアミン,9-アミノ
アクリジン
発がん物質
非変異・発がん物質
;例,アスベスト,ベ
ンゼン,ophenylphenol
変異・発がん物質(50-60%);例,過
酸化水素,ニトロソグアニジン,放射
線
変異・非発がん物質が存在
非変異・発がん物質が存在
放射線誘発突然変異と細胞悪性形態変化の頻度は違う
生存曲線●
X線を照射したゴールデンハムスタ
ー細胞を二群に分け,一方で細胞悪
性形態変化 (malignant
morphological change)を指標にし
て細胞がん化頻度を求め,他方で
HGPRT遺伝子座における体細胞突
然変異頻度を調べた(京都大学,渡
邉正己)
細胞悪性
形態△
Qu i c k T i m e ý Dz
T I F F Å i L Z W Å j ê L í £ É v É ç É OÉ â É Ä
Ç™ DZ ÇÃÉs ÉN É`ÉÉ Ç¾ å ©ÇÈÇ ž Ç ½ Ç … ÇÕïK ó vÇ­Ç•
ÅB
突然変異□
細胞がん化と突然変異誘
導動態が全く異なる
10-5
突然変異による発がんとaneuploidyによる発がん
突然変異だけで説明すると,ヒトはがんに罹る可能性はきわめて低い(前
の頁の説明)。
遺伝子の変異が生じると,その表現型はすぐに現れる。がんは10年以上の
時間をかけてゆっくり発病する。
世の中には非変異・発がん物質や変異・非発がん物質が存在する。突然
変異だけでは発がんを説明できないことの証拠。
非変異・発がん物質は,M期arrest,中心体の断片化,異数化等を誘発す
る。変異・発がん物質も中心体の断片化やaneuploidyを誘発する。ほとん
ど全てのがん細胞でaneuploidyは観察される。
異数性だけではがんにはならない(Bub変異の両親;広島大,松浦)。
突然変異とaneuploidyは共に発がんmultistepにかかわる。
大腸直腸がん
Science, vol297, 2002
がん突然変異説に対する疑問
がん細胞の染色体数
は正常細胞のとは異
なる。Aneuploidy(異
数性)
Aneuploidy(異数性)
Polyploidy(倍数性)
Aneuploidy (異数性)とがん
ひと大腸直腸
がん細胞
Jallepalli &
Lengauer
(2001)
同じCAN1遺伝子の変異でもdiploidとhaploidで突然変異頻度が異なる
カナバニン抵抗性突然変異(CanR)
10-2
10-3
diploid (CAN1/Δcan1)
10-4
組み換えによる
変異≒ LOH
10-5
haploid
10-6
10-7
0
50
100
紫外線 (J/m2)
複製誤りによる
変異
酵母のCAN1遺伝子の突然変異を調べると,diploid heterozygousの時
は,haploidに比べて頻度が100倍高い。組み換えなどによるloss of
heterozygosity (LOH)の頻度が高いからである。
Kazuo Yamamoto
ADE2
酵母aneuploidy実験系とCanRの生成
0
can1⊿
LYS2
20
40
60
80 %
遺伝子変換
組み換え
ADE2
aneuploidy
ADE2
0
20
40
60
80 %
遺伝子変換
LYS2
CanR ADE+
LYS+
組み換え
CanR ADE+ CanR adelyslys-
遺伝子
組み換え 異数性
変換
ADEとLYSのマーカーによって,
CanRを分類をする。
MMS,H2O2処理で,頻度は約
10倍上昇する。
aneuploidy
0
20
40
60
80 %
遺伝子変換
組み換え
aneuploidy
DNA損傷物質は組み換えとaneuploidyを誘発する
ADE2
Loss of heterozygosity
(LOH) = can1(+/-)から
can1(-/-)の生成
can1Δ
遺伝子変換
組み換え
ADE2
塩基置換
突然変異
CanR Ade+ Lys+
(1%以下)
can1Δ
LYS2
X
LYS2
染色体喪失(異数性)
+
CanR Ade- Lys- (10%)
1) 遺伝子変換と組み換えはDNA損傷
が引き金となって生じる
2) 染色体喪失は細胞分裂の異常
その機構は?
CanR Ade+ Lys+ (20%)
CanR Ade+ Lys- (70%)
0
非変異・発がん物質によるaneuploidy
ADE2
20
40
60
80 %
遺伝子変換
組み換え
can1⊿
aneuploidy
LYS2
遺伝子変換
組み換え
ADE2
ADE2
CanR
ADE+
LYS+
遺伝子
変換
CanR
ADE+
lys-
組み換え
CanR
ade-
lys-
aneupl
oidy
無処理-1 x 10-4
Acrylamide (AA 100 mM) 1x 10-3
Acrylonitrile (AN 75μM)9 x 10-4
Carbendazim (CD 0.2 mM) 6 x 10-4
CD 0.2 mM
LYS2
AN 75μM
aneuploidy
遺伝子変換
組み換え
aneuploidy
遺伝子変換
組み換え
aneuploidy
化学物質によるaneuploidy生成機構;o-phenyl phenol ,PHQの作用機構
輸入柑橘類の防カビ剤として使用されるポストハーベスト剤。突然変異は誘発
しない。DNAに作用しない。マウスに膀胱がんを誘発する。
O2 O2-
NAD• NADH
Fe3+ Fe2+ OH
phenylhydroquinone (PHQ)
10-2
100
Frequency
CanR-frequency
Surviving fraction
OPP
OH
O
O・
OH
OH
10-1
10-2
10-3
10-3
O
Phenyl
benzoquinone (PBQ)
0 (mM)
0.1
0.25
0.5
10-4
10-5
10-4
0.00
0.25
OPP (mM)
0.50
塩基置換
遺伝子
変換
組み換え aneuploidy
100
100
致死作用
10-1
10-2
CanR変異頻度
10-3
80
60
40
20
10-4
0.00
Distribution (%)
Can-R frequency
Surviving fraction
PHQのaneuploidy誘導性
1.00
2.00
DHBP (mM)
0
0
1
DHBP (mM)
1) 致死作用に閾値がある。
2) CanR 変異(LOH)が濃度依存的に誘導される
3) aneuploidyの誘導
4) 塩基置換型突然変異の誘発はない
5) マウスに膀胱がんを誘発する
1.5
ヒト培養細胞でもPHQはAneuploidyを引き起こす
Proportion of chromosome
numbers (%)
70
60
HCT116 : 染色体数 主に45本
Chromosome numbers
50
≦40
41
42
43
44
45
46
≧47
PHQ16hr処理
↓
Wash
40
↓
通常の培地で
30
数日培養
20
↓
10
0
染色体観察
No treated 1day
2day
3day
4day
5day
57
57
day after addition of PHQ
Aneuploidy (%):
43
73
67
56
DNA損傷を作らないPHQでもAneuploidyを誘発
--> 非標的仮説
A 100
YPD
G1-S
80
B
60
40
20
0
.
0
180
G2-meta
50
150
Ana
100
150
200
2 mM PHQ
100
80
G2-meta
G1-S
60
60
0
20
0
0
12
0
90
30
40
.
PHQは,酵母の細胞周期をG2-M期で停止する
Ana
50
100
150
200
Minutes after release from G1
YPD
2 mM PHQ 15 g/ml Noc
PHQ 処理すると酵母の形態異常 (elongated bud)が観察される
拡大図
YPD
0.1% MMS 15 g/ml Nocodazole
2 mM PHQ
Budの形態形成が不十分な状態で周期の進行が止まっている。
Mophogenesis checkpoint -- G2/M境界でdelay。
正しい状態を確認してMPFを活性化してM期に進む。
酵母swe1(wee1 homolog)欠損株ではelongated bud形成は無い。
Swe1欠損株ではG2/M境界delayも無い。
MPF = mitosis promoting factor = CycB + Cdk1 (Cdc28)
Swe1 (Wee1),Cdc25によるG2/M境界checkpoint
Cdc25
P
P
P
P
CDK1(Cdc28)
/Cyclin B
CDK1(Cdc28)
/Cyclin B
Swe1
G2期
prophase
G2/M 境界
G2/M境界では,Swe1はMPFをリン酸化することで,周期の進行を遅らせ,
Cdc25 phosphataseは脱リン酸化することで,周期を前に進める。
PHQはSwe1 (Wee1)を安定化するので,MPFを不活性型に保ちelongated
bud形成を促す。
PHQはSwe1を安定化する
Time (min)
0
30
45
60
75
90
105
Swe1
YPD
Loading
control
0
2 mM PHQ
30
45
60
75
90
105
Swe1
Loading
control
α factorでG1に同調し,release後65分にPHQを加える。
10%SDS-PAGEで流してwestern blotting
PHQはSwe1のリン酸化を抑制して安定化する
100
Swe1欠損株YPD
G1-S
80
Swe1変異株ではPHQ処理して
も細胞周期は正常に進む
Swe1株のFACS
YPD
60
40
180
20
G2-meta
0
0
50
100
150
Ana
100
150
200
Swe1欠損株2 mM PHQ
G1-S
80
12
0
90
60
60
30
40
0
G2-meta
20
0
2 mM PHQ 15 g/ml Noc
Ana
0
50
100
150
200
Minutes after release from G1
Swe1欠損株ではPHQ処理は周期を止めない
Mad2変異株ではPHQは周期を止める
PHQはG2/M境界で周期を止める
DNA damage checkpointとG2/M transition checkpoint
Chk1
Chk1
P
p38
P
p38
ATM/ATR
DNA damage
chk2
p53
P21
S arrest
環境ストレス
(ROS等)
14-3-3
P
P
Cdc25
Wee1
P
CDK1(Cdc28)
/Cyclin B
X
G2/M 境界arrest
P
CDK1(Cdc28)
/Cyclin B
Swe1(Wee1)はHog1(p38MAPK)およ
びChk1の下流
PHQはHog1(p38)をリン酸化する
NaCl
0
30
60
PHQ
30
60
DMSO
30
60
MMS
30
60
Nocodazole
30
60 min
p-Hog1p
Hog1
PHQはHog1をリン酸化し,その下流のSwe1を安定化する。
PHQはCdc25をリン酸化(不安定化)する(HCT116での結果)。
従って,PHQはG2/M transitionで細胞周期を止める。
1
0
PHQ (mM)
0.5
survival
1
1.5
wt
2
2.5
hog1
swe1
chk1
10-1
10-2
Mutation
frequency=LOH
wt
Hog1, swe1変異株は,
PHQに対して抵抗性に
なる。2倍体でのLOHは
誘発されない。
Chk1株は正常株と同様
の感受性で突然変異も
誘発される。
chk1
10-3
10-4
Hog1, swe1, chk1変
異株でのPHQによる
突然変異の誘発
swe1
hog1
PHQはATM/ATR経路
を動かさない。
Hog1-swe1を動かして
突然変異を誘発する。
異数化は起
きない
Hog1, swe1変異株ではPHQによる異数性は誘発されない
100
Loss of heterozygosity
Chk1株
60
ADE2
can1Δ
wt
80
%
40
20
100
LYS2
80
Swe1株
Hog1株
60
40
20
0
Gene crossover
conversion
CanR ADE+ CanR ADE+
lysLYS+
Gene
crossover
conversion
CanR adelys-
loss
loss
Gene crossover
conversion
loss
Wt, chk1株では,PHQで異数性だけが誘発される
PHQはRad53(chk2)をリン酸化しない(not shown)
hog1, swe1株では異数性は誘発されない。
PHQはhog1-swe1経路を活性化,ATM/ATR経路には
作用しない
PHQ作用のまとめ
(1)PHQはMAPK経路を活性化(Hog1-Swe1経路)することに
より, 細胞周期をG2/M境界で止める
(2)Hog1-Swe1経路は
PHQが誘発する異数性(Aneuploidy)の中心経路である
(3)PHQはATM/ATRを活性化しないので,chk1由来の
G2/M境界arrestは起きない。Chk1変異株は野生株と
同じようにPHQに反応する。
PHQ (μM)
PHQはヒト培養細胞にアポトーシ
スを誘導する
Cont Noc 100 125
細胞
核(DAPI)
薬剤で48時間
処理後,DNAの
No
断片化と,
treated
apoptosis特異
的PolyADP
ribose
polymerase
(PARP)の分解を Noc
見た。
116kDa
85kDa
PARP
PHQ
Actin
Nocodazole 150 nM。
PHQ 100 M。
Kazuo Yamamoto
PHQは中心体の増幅もしくは断片化を誘導
Interphase
-tubulin
核
merge
≧3の割合
-PHQ
1.9 %
PHQ処理(16hr)
4.9 %
Mitosis
-PHQ
2.4%
PHQ処理(16hr)
11.4%
G2/M境界での停止が何故染色体異数化を誘導するのか?
中心体
中心体 分裂期における紡錘体形成中心であり,この増幅により多極紡錘体が生じ
,異数化やM期崩壊の原因となる。 G1~S期にかけて複製され,G1/S期
停止やS期遅延により過剰複製・断片化が起こる
コントロー
ル
PHQ
DAPI
Merge
% cell number of 3≦ centrosomes
g-tubulin
30
25
p53-/p53+/+
20
15
10
5
0
0
16
Treatment time (hr)
Fig.8 PHQ処理による中心体増幅(3個以上の g-tubulin foci を持つ)細胞の割合
非変異・発がん物質OPP
1) エームス試験陰性。大腸菌,ヒトやマウスの培養細胞など
でも突然変異は誘導しない。Haploid酵母でも突然変異
誘発はない。DNA損傷は作らない。
2) マウスに膀胱がんを作る(aneuploidy を伴う)。
3) 染色体喪失型LOH(monosomy =aneuploidy)の誘発と
発がん。
-仮の説明●もし一方の染色体上のがん抑制遺伝子に前もって突然変
異があるとき,OPP処理で正常遺伝子を持つ染色体が喪
失すると(-/0)となりがんになる。
●一方の染色体が喪失すると,がん抑制遺伝子が(+/+)から
(+/0)と半分になる。ゆくりとがんになる。
異数体
(aneuploidy)
4倍体
(倍数体)
細胞周期と遺伝的不安定性
G2-M期チェックポイン
トの間違い
G2-M期チェッ
クポイントの間
違い
2倍体
(diploid)
細胞分裂の不調
PHQの作用点?
Rad52経路
DNA損傷チェックポイントの間違い
転座
欠失
遺伝子あるいは染
色体の増幅
LH Hartwell and M Kasten 1994 Science, 266,1821
DNA損傷とその
processing
Aneuploidy(CIN)を考えると何がいえるか
塩基置換変異(MIN)の10倍の頻度で生じる
非常にまれというわけではない
染色体22本対を考えると,1対の染色体には
複数のがん関連遺伝子が乗っている。
1回のeventで複数の遺伝子の変化を説明できる
がん抑制遺伝子で発現量の低下による発がんがある
Protooncogeneで発現量の増加による発がんがある。
a) がん抑制遺伝子の場合
Aneuploidy (CIN)とがん
+
1) Heterozygous (-/+)から(-/0)となる
2) Homozygous(+/+)から(+/0)となる
b) proto-oncogeneの場合
+
正常protooncogeneが
3個になる→増殖傾向
P53(+/-) マウスの発がん機構
Probability of tumor-free
(Kuperwasser C et al., Am J Pathol. 157:2151-2159, 2000.)
Balb/c p53+/+
(n=5)
Balb/c p53-/+
(n=56)
1)
Balb/c
p53-/(n=85)
LOHの結果(-/0)となる
(+) alleleのloss-- 乳ガン
2) (-/+)のまま
p53量が1/2 -- lymphoma
haploinsufficiency
Weeks
矢印 は 50%のマウスにガンができる週。
がんは突然変異?Aneuploidy?
ヒトがん細胞にはaneuploidyがあるか突然変異があるか?
--両方ある
Non-mutagenic carcinogenはすべてaneuploidyを導くか?
-- 一部YES, 一部NO
染色体の増減で,protooncogene,がん抑制遺伝子の発がん
の機構をすべて説明できるか?
-- 出来るのもあるし,出来ないのもある
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