ＤＮＡ損傷修復に対する微小重力の影響 代表研究者 大西 武雄（奈良県立医科大学）

実験の概要
　宇宙放射線は遺伝物質DNAに損傷をもたらすことが知られている。特に、宇宙放射線は大きな生物影響をもたらす重粒子線が多い。さらに、宇宙放射線による生物影響を微小重力が増幅していると考えられる実験成果がある。そのしくみとして、宇宙放射線によってもたらされたDNA損傷の修復を微小重力が抑制している可能性がある。そこで、宇宙放射線によってもたらされる可能性の高いDNAの２本鎖切断（double strand break；dsb）の修復モデルとして、ligaseというDNA結合酵素を用いる系により、宇宙環境でdsbの再結合が微小重力によって影響を受けるか否かを明らかにする。将来、人間が宇宙に長期滞在する場合、人間が本来持っているDNA修復能力が、微小重力環境下で変化をうけるのか否かを明らかにすることは、宇宙放射線の被曝限度を知り宇宙での人体の健康管理に役立たせることが期待できる。

実験の目的
　宇宙放射線はDNAに損傷をもたらすことが知られている。今までも宇宙放射線の生物影響の研究はいくつか行われてきたが、宇宙放射線のみで説明のつかない現象の一つに、宇宙放射線による生物影響を微小重力が増幅していると考えられる実験成果がある。そのしくみとして、宇宙放射線によってもたらされたDNA損傷の修復を微小重力が抑制している可能性がある。そこで、宇宙放射線によってもたらされる可能性の高いDNAのdsbの修復モデルとして、今回、我々はコエシブエンドを持ったdsbを人為的に作製し、そのdsbを修復するステップをligaseというDNA結合酵素を用いるin vitro系を用いることにより、宇宙環境でdsbの再結合が微小重力によって影響を受けるか否かを明らかにする。

過去の宇宙実験での成果
　宇宙放射線による生物影響を微小重力が増幅していると考えられる実験がいくつか行われてきた（ナナフシの発生異常実験やショウジョウバエの突然変異誘発実験）。そのしくみとして、DNA損傷の修復を微小重力が抑制しているかどうかを確かめるため、ドイツのHorneck博士らが宇宙空間でのDNA修復実験を試みたが、DNA修復を測定する実験系の感度に問題があり（パルスフィールド電気泳動法）、微小重力環境のDNA修復への影響はいまだに証明されていない。我々は既に地上実験でDNAにdsbを人為的に作製し、そのdsbを ligaseを用いることにより、元のDNA状態に修復させるというin vitro 実験系を確立している。DNA修復能を地上と宇宙で比較することにより、DNA修復に対する微小重力の影響を比べることが出来る。この実験系の最大の特徴は、たったひとつのligase反応により、DNA修復をDNAのゲル移動度の大きな変化としてみることができる点にある。

期待される成果とその応用
　今回のin vitro系の実験によって、DNA損傷の修復の再結合過程が、微小重力によりどの程度影響を受けているのかが明らかとなる。将来、人間が宇宙に長期滞在する場合、宇宙放射線被曝によるDNA損傷とその修復能の問題は十分に考慮する必要があろう。人間が本来持っているDNA修復能力が、微小重力環境下でどう変わるのかを明らかにすることは、宇宙における宇宙放射線の被曝限度を知り人体の健康管理に役立つことが期待できる。

Last Updated : 1998. 5.27