DNA修復の新メカニズムを解明！遺伝性疾患への応用が期待される最新研究

 DNA損傷と修復の重要性

 DNAは遺伝情報を担う分子であり、通常の細胞活動に加えて紫外線や化学物質などの外的要因によって損傷を受けることがあります。これによりDNA鎖が切断され、適切に修復されない場合には遺伝子変異が蓄積し、がんなどの疾患を引き起こす可能性があります。細胞には、損傷を修復するための専用のタンパク質が備わっており、これらが損傷部位を認識し、結合することで修復プロセスが進行します。

単一細胞レベルでのDNA修復解析——従来研究との違い

 DNA修復の仕組みは細胞ごとに異なるため、個々の細胞を対象とした研究が不可欠です。しかし、DNAの損傷部位を特定することは極めて困難であり、その詳細なメカニズムは未解明の部分が多く残されていました。

「DNAの損傷がどこで起こるのか、またなぜ特定の領域では修復が難しいのかを解明することは、非常に大きな課題でした」と、本研究の筆頭著者であるキム・デ・ルカ博士（Kim de Luca, PhD）は述べています。

研究チームは最先端の解析技術を用いて、修復タンパク質がDNAのどの部位に結合するかをマッピングしました。「従来の研究は複数の細胞を平均化したデータを用いていたため、個々の細胞の違いを正確に把握することが難しかったのです」とデ・ルカ博士は説明しています。「単一細胞レベルで解析することで、これまで見過ごされていたユニークなDNA修復のパターンを発見できました」。

「DNA修復カフェ」——修復タンパク質の協力メカニズムを解明

今回の研究では、DNA修復タンパク質が「ハブ（hubs）」を形成し、複数のDNA損傷領域を一括して修復していることが明らかになりました。デ・ルカ博士は、この現象を「DNA修復カフェ（repair café）」に例えて説明しています。

「修復タンパク質は、まるで修理カフェのように、一箇所に集まって共同で作業を進めます。この仕組みのおかげで、最大6カ所のDNA損傷を同時に修復できるのです」。

この修復ハブの発見は、DNA損傷修復がどのように効率化されるかを理解する上で画期的な成果となります。

遺伝性疾患治療への応用 

この研究の成果は、遺伝性疾患など、DNA損傷が関連する病気の治療法の改善に貢献する可能性があります。DNA修復のメカニズムを詳細に理解することで、特定の修復機構を標的とした新しい治療法の開発につながると期待されています。

「DNA修復の仕組みを精密に理解することで、より効果的かつ副作用の少ない新しい治療法の設計が可能になります」とデ・ルカ博士は述べています。

研究チームについて 

ヨップ・カインド（Jop Kind, PhD）

本研究の主導者であり、Hubrecht研究所の研究グループリーダー。ラドバウド大学ナイメーヘン（Radboud University Nijmegen）の特任教授（単一細胞エピゲノミクス）であり、Oncode Instituteの研究者でもあります。クロマチン構造と核内アーキテクチャの遺伝子制御やDNA修復における役割の解明に取り組んでおり、DamID法やm6ATracer法などの高度な解析技術を開発しています。

Hubrecht研究所について 

Hubrecht研究所は、発生生物学および幹細胞研究を専門とする研究機関です。オランダ王立芸術科学アカデミー（KNAW）に属し、ユトレヒト科学パーク（Utrecht Science Park）に位置しています。2008年以降は、UMC Utrecht（ユトレヒト大学医療センター）と提携し、研究成果の臨床応用を推進しています。また、欧州分子生物学研究所（EMBL）ともパートナーシップを結んでいます。

画像：DNA修復ドメイン（色）をDNA接触マップ（グレー）に投影したもの。(Credit: Kim de Luca. Copyright: Hubrecht Institute)

[News release] [Nature Communications article]