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遺伝子環境科学研究分野研究テーマ(抄)

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多環芳香族炭化水素による突然変異のメカニズム(Mechanism of Mutation by Polyaromatic hydrocarbons)(その1)(その2)
 3-ニトロベンツアントロン(NBA)は近年大気浮遊粒子中で新たに発見された物質で,強力な突然変異誘発作用がある.これまでの我々の研究室で3-ニトロベンツアントロンをヒト細胞に暴露した時に生ずるDNA 損傷を研究してきた.3-ニトロベンツアントロンが1分子だけ1分子のグアニンに付加したDNA を作成し,プラスミドに組み込んだ.それを大腸菌に導入して,グアニン付加体を越えてDNA 複製が行われると大腸菌が青色を呈する実験系を作った.紫外線照射してSOS 誘導をかけた大腸菌を用いるとグアニン付加体を越えるDNA 複製は8〜10 倍上昇することがわかった.大腸菌DNA 複製酵素変異株を用いて,損傷乗り越えDNA 合成にはpol V (UmuDC) が関わることがわかった.(ポスターその1参照)
 また3-ニトロベンツアントロン由来付加体活性体をシャトルベクタープラスミドと反応させ、プラスミド上にランダムにDNA付加体を作った。これをヒト培養細胞内で複製させ、プラスミド上に生じる突然変異を観察したところGからTへの塩基置換が多く見つかった。またプラスミド内で付加体が生じやすい箇所と突然変異がよく起こる箇所は必ずしも一致していなかった。(ポスターその2参照)
DNA付加体
NBAとDNA付加体
実験方法
部位特異的修飾プラスミドの作成とDNA複製実験概略
関連論文(2003年以降)
川西優喜、菅野毅治、高村岳樹、若林敬二、Robert P.P. Fuchs、八木孝司、(2004) 大気汚染物質3-ニトロベンズアントロン由来DNA付加体の損傷乗り越えDNA合成、放射線生物研究、Radiation Biology Research Communications, 39(4); 373-381

K. Savela, L. Kuusimaki, T. Kanno, M. Kawanishi, E.Weyand, S. Pohjola, (2004) Polycyclic aromatic hydrocarbons of diesel and gasoline exhaust and DNA adduct detection in calf thymus DNA and lymphocyte DNA of workers exposed to diesel exhaust. Polycyclic Aromatic Compounds, 24(4-5): 451-65

Volker M. Arlt, Heinz H. Schmeiser, Martin R. Osborne, Masanobu Kawanishi, Takaharu Kanno, Takashi Yagi, David H. Phillips, Takeji Takamura-Enya (2006) Identification of three major DNA adducts formed by the carcinogenic air pollutant 3-nitrobenzanthrone in rat lung at the C8 and N2 position of guanine and at the N6 position of adenine, International Journal of Cancer, 118(9): 2139-2146
Abstract

Takaharu Kanno, Masanobu Kawanishi, Takeji Takamura-Enya, Volker M. Arlt, David H. Phillips, Takashi Yagi, (2007) DNA adduct formation in human hepatoma cells treated with 3-nitrobenzanthrone: analysis by the 32P-postlabeling method, Mutation Research, in press
Abstract

Takeji Takamura-Enya, Masanobu Kawanishi, Takashi Yagi, Yoshiharu Hisamatsu, (2007) Structural Identification of DNA Adducts Derived from 3-Nitrobenzanthrone, a Potent Carcinogen Present in the Atmosphere, Chemistry - An Asian Journal, in press
Abstract

H. Nishida, M. Kawanishi, T. Takamura, T. Yagi, (2008) Mutagenic specificity of N-acetoxy-3-aminobenzanthrone, a major metabolically activated form of 3-nitrobenzanthrone, in shuttle vector plasmids propagated in human cells,Mutation Research, 654(1):82-87
Abstract

Masanobu Kawanishi, Hiroshi Nishida, Yukari Totsuka, Koichi Nishimura, Keiji Wakabayashi, Takashi Yagi, (2008) Mutagenic Specificity of N-Nitrosotaurocholic Acid in supF Shuttle Vector Plasmids, Genes and Environment,accepted

Tomoko Sawai, Masanobu Kawanishi, Takeji Takamura-Enya, Takashi Yagi, (2008) Establishment of a Method for Analyzing Translesion DNA Synthesis across a Single Bulky Adduct in Human Cells, Genes and Environment,accepted

Masanobu Kawanishi, Tetsushi Watanabe, Soichiro Hagio, Sayaka Ogo, Chiaki Shimohara, Rika Jouchi, Saori Takayama, Tomohiro Hasei, Teruhisa Hirayama, Yoshimitsu Oda, Takashi Yagi, (2009) Genotoxicity of 3,6-dinitrobenzo[e]pyrene, a novel mutagen in ambient air and surface soil, in mammalian cells in vitro and in vivo, Mutagenesis,accepted



ヒト核内受容体遺伝子を導入したバイオアッセイ用酵母ライブラリーの樹立と人体影響微量環境汚染物質スクリーニング
 今日の環境汚染は多種類・低濃度の人工化学物質が原因であり、ヒトを始め生物は様々な"目立たない"悪影響を受けている。細胞には化学物質に対する受容体が多種類存在する。人工化学物質を含む外来異物は、細胞の核内受容体に結合し、その受容体が特定の遺伝子を発現させることによって生体影響の初期過程を進行させることが多い。本研究ではヒトの各種核内受容体とその核運搬タンパク遺伝子、各々の受容体応答配列をもつレポータープラスミドを酵母に導入、各種受容体に対する被験物質の結合能を測定するバイオアッセイ系を樹立する。各種受容体の酵母ライブラリーを構築し、迅速簡便高感度アッセイ法を確立、キット化を目指す。これを用いて環境試料をスクリーニング、"目立たない"潜在的新規人体影響物質の単離を試みる。

関連論文(2003年以降)
Shiizaki K, Asai S, Ebata S, Kawanishi M, Yagi T.
Establishment of Yeast Reporter Assay Systems to Detect Ligands of Thyroid Hormone Receptors alpha and beta. Toxicol In Vitro. (2009) Oct 21. in press Abstract

 Chu WL, Shiizaki K,Kawanishi M, Yagi T,
Differential Responses of Various Pharmaceuticals to Human Estrogen Receptors α and β in Newly-constructed Yeast Reporter Assays,Genes and Environment Vol. 31 (2009) , No. 3 p.80-86 Abstract

Masanobu Kawanishi, Mami Kondo, Kazuhiro Shiizaki, Wai Ling Chu, Yuichi Terasoma, Takashi Yagi, (2008) Construction of a Reporter Yeast Strain to Detect Estrogen Receptor Signaling through Aryl Hydrocarbon Receptor Activation,Environmental Science & Technology, 42(18):6897-6902
Abstract

Wai-Ling Chu, Kazuhiro Shiizaki, Masanobu Kawanishi, Takashi Yagi, (2008) Validation of a New Yeast-based Reporter Assay Consisting of Human Estrogen Receptors alpha/beta and Coactivator SRC-1: Application for Detection of Estrogenic Activity in Environmental Samples, Environmental Toxicology,accepted



ピエリシンによるADP リボース-DNA 付加体形成と突然変異誘発(ADP-Ribose-DNA Adduct Formation and Mutations Induced by Pierisin)
 癌細胞にアポトーシスを起こすタンパクとしてモンシロチョウのサナギ中に見出されたピエリシンは,DNA のグアニンをモノADP リボシル化する.ADP リボシル化されたDNA はヒト細胞でも大腸菌でもヌクレオチド除去修復機構によって修復されることを示した.また,それによる突然変異生成にはDNA ポリメラーゼκが寄与している可能性がわかった.本研究は国立がんセンター研究所がん予防プロジェクトとの共同研究である.
モンシロチョウ
モンシロチョウ
ピエリシンによるグアニンの損傷
ピエリシンによるグアニンの損傷
損傷の修復
損傷の修復
chem res toxicol
国際学術雑誌の表紙を飾る
関連論文(2003年以降)
Yukari Totsuka, Masanobu Kawanishi, Rena Nishigaki, Kazuki Matsukawa, Takashi Yagi, Takeji Takamura-Enya, Masahiko Watanabe, Takashi Sugimura and Keiji Wakabayashi (2003) Analysis of HPRT and supF mutations caused by pierisin-1, a guanine-specific ADP-ribosylating toxin derived from the cabbage butterfly. Chemical Research in Toxicology, 16(8):945-952
Abstract, 雑誌表紙に採用/Cover art of the journal

M Kawanishi, K Matsukawa, E Ohashi, T Takamura, Y Totsuka, M Watanabe, T Sugimura, K Wakabayash, F Hanaoka, H Ohmori, T Yagi (2006) Chapter 6 TRANSLESION DNA SYNTHESIS ACROSS MONO ADP-RIBOSYLATED DEOXYGUANOSINE BY Y-FAMILY DNA POLYMERASES, in New Developments in Mutation Research,Charles L. Valon(ed),Nova Science Publishers, Inc.,pp133-148
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Masanobu Kawanishi, Kazuki Matsukawa, Isao Kuraoka, Takeji Takamura-Enya, Yukari Totsuka, Yasuko Matsumoto, Masahiko Watanabe, Yue Zou, Kiyoji Tanaka, Takashi Sugimura, Keiji Wakabayashi, Takashi Yagi, (2007) Molecular Evidence of Involvement of Nucleotide Excision Repair (NER) System in Repair of the Mono ADP-ribosylated DNA Adduct Produced by Pierisin-1, an Apoptosis-inducing Protein from Cabbage Butterfly, Chemical Research in Toxicology, 20(4): 694-700
Abstract



ダイオキシン類を検出する酵母アッセイ系の樹立 (Establishment of a Yeast Bioassay System for Measuring Dioxins)
 ダイオキシン類は内分泌攪乱性物質として近年注目されている.そのアッセイ系は多く開発されてきているが,我々はダイオキシンに最も感受性が高いモルモットのダイオキシン受容体遺伝子をクローニングし,それを出芽酵母に導入して,簡便・迅速で低コストなダイオキシン類アッセイ系を樹立した.これによって,環境中からダイオキシン類の検出がたやすくできるようになった.
モルモット
ダイオキシン高感受性のモルモット
クローニング
ダイオキシン受容体遺伝子クローニング
組込み
酵母染色体への組込み
アッセイ
受容体結合アッセイ
関連論文(2003年以降)
Masanobu Kawanishi, Michiyo Sakamoto, Akihide Ito, Kyoko Kishi and Takashi Yagi, (2003) Construction of reporter yeasts for mouse aryl hydrocarbon receptor ligand activity. Mutation Research, 9;540(1):99-105
Abstract

八木孝司、坂本三千代、川西優喜 (2003) 酵母を用いた哺乳動物の多環芳香族炭化水素応答系の構築, Establishment of mammalian polyaromatic hydrocarbon responsive system in yeast. 環境変異原研究、Environmental Mutagen Research Communications, 25; 61-67

Masanobu Kawanishi, Michiyo Sakamoto, Chiaki Shimohara and Takashi Yagi, (2006) Establishment of Reporter Yeasts for Guinea Pig and Syrian Hamster Aryl Hydrocarbon Receptor Ligand Activity, Genes and Environment, 28(4); 167-172
Abstract

Kazuhiro Shiizaki, Seiichiroh Ohsako, Masanobu Kawanishi, Takashi Yagi, (2008) Omeprazole Alleviates Benzo[a]pyrene Cytotoxicity by Inhibition of CYP1A1 Activity in Human and Mouse Hepatoma Cells,Basic & Clinical Pharmacology & Toxicology103(5):468-475
Abstract



河川水の内分泌攪乱性および変異原性(Endocrine Disturbing Activity and Mutagenic Activity of River Water)
 琵琶湖淀川・神崎川水系各地の河川水のダイオキシン様活性,エストロゲン(女性ホルモン)活性および変異原性をバイオアッセイ系で測定した.概してダイオキシン様活性と変異原性は上流より下流に行くにつれて高かったが,エストロゲン活性は下水処理場排水口下流で高かった.神崎川水系についてエストロゲン活性の高い地点で活性成分の同定を行ったところ,汚染物質としてこれまで報告されていないゲニスタインを見いだした.
河川サンプリング
淀川下流域河川水採水
バイオアッセイ
ヒトのエストロゲン受容体を発現する遺伝子組換え酵母によるバイオアッセイ
分画
HPLCによる汚染物質の分離
MS
汚染物質のMSスペクトル
関連論文(2003年以降)
Masanobu Kawanishi, Takeji Takamura-Enya, Rahyani Ermawati, Chiaki Shimohara, Michiyo Sakamoto, Kazuki Matsukawa, Tomonari Matsuda, Tsuyoshi Murahashi, Saburo Matsui, Keiji Wakabayashi, Tetsushi Watanabe, Yutaka Tashiro, Takashi Yagi, (2004) Detection of genistein as an estrogenic contaminant of river water in Osaka. Environmental Science and Technology, 38(23): 6424-6429
Abstract
(前掲) Masanobu Kawanishi, Mami Kondo, Kazuhiro Shiizaki, Wai Ling Chu, Yuichi Terasoma, Takashi Yagi, (2008) Construction of a Reporter Yeast Strain to Detect Estrogen Receptor Signaling through Aryl Hydrocarbon Receptor Activation,Environmental Science & Technology, 42(18):6897-6902
Abstract



自然放射線遮蔽の生物影響(Biological Response for Shielding from Background Radiation)
 自然放射線を遮るパラフィンで覆われた鉄箱内に培養装置を準備した。遮蔽装置内の自然放射線はガンマ線が外部の1/50、中性子線は1/4であった。ヨツヒメゾウリムシとマウス細胞を培養し、自然放射線の生物影響を解析中である。
鉄箱
自然放射線遮蔽装置
ゲルマニウム検出器
ガンマ線エネルギースペクトル
ゾウリムシ
ヨツヒメゾウリムシ


DNA 塩基配列に基づく昆虫類の分子系統と進化の解明(Molecular Phylogenetic and evolutionary Analysis of Insects)
 アゲハチョウ科シロアビアゲハ亜属とベニボタル科について,ミトコンドリアDNA の主としてND5 遺伝子の塩基配列によって,日本本土,奄美・沖縄,アジア大陸,フィリピン,東南アジア島嶼の集団個体を多数解析し,個体群間の系統関係および進化の過程を解析した.

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