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東京大学、科学技術振興機構（JST）、神戸大学、大阪大学の研究グループは、ゲノムDNAに生じた紫外線損傷を認識するUV-DDBタンパク質が細胞内で損傷を修復する瞬間を可視化し、色素性乾皮症などDNA修復異常疾患の理解に重要な知見を示した。
今回の記事で伝える情報は次の通り。
概要
紫外線によるDNA損傷は細胞の生存に深く影響し、修復がうまく働かない場合には色素性乾皮症などの難治性遺伝病につながることが知られている。一方で、細胞内のクロマチン構造は多層的で複雑であるため、紫外線損傷がどのように認識され修復が開始されるのかという分子基盤の可視化は困難であった。今回、研究グループは細胞内タンパク質の構造を直接取得する技術を活用し、紫外線損傷に結合したUV-DDBタンパク質の立体構造を明らかにした。これにより、DNA修復反応の初期過程を細胞内の構造的文脈で理解するための基盤が整備されたといえる。
詳細
- 発表元→ 東京大学、科学技術振興機構（JST）、神戸大学、大阪大学の共同研究チーム
- 発表日→ 2025年11月11日
- 対象分野→ DNA損傷修復、紫外線損傷、クロマチン構造、生体分子可視化
- 研究の背景→ 紫外線損傷はゲノムDNAに構造変化を生じさせ、適切に修復されなければ病態形成につながる。代表例である色素性乾皮症では、紫外線損傷に対する修復経路の一部が先天的に障害され、重篤な光線過敏症や皮膚がんの発症リスクが高まる。
- 技術的アプローチ→ 細胞内タンパク質とゲノムDNAの複合体を単離するクロマチン免疫沈降法（ChIP）と、タンパク質複合体の立体構造を極低温下で解析するクライオ電子顕微鏡（Cryo-EM）を組み合わせた独自技術「ChIP-CryoEM」。
- 主要成果→ ヌクレオソーム上の紫外線損傷（CPD）に結合したUV-DDBタンパク質複合体を細胞内から直接単離し、分子レベルの結合様式を可視化。UV-DDBの2つのアミノ酸残基がCPD損傷に特異的に相互作用することで結合が成立することを解明した。
- 新規性→ 従来の試験管内再構成ではなく、細胞内由来の複合体を直接観察する点で重要性が高い。クロマチン構造下での損傷認識という実環境に近い状態を再現できた。
- 臨床的含意→ 色素性乾皮症の病態形成機序の理解に寄与し、将来的にはDNA修復異常疾患の治療戦略構築に向けた足掛かりとなる可能性がある。
- 制限事項→ 本研究は構造生物学的観察に基づくものであり、治療介入や薬剤候補の直接的検証には至っていない。今後は修復過程全体の動態解析が求められる。
- 次のステップ→ 損傷認識後の修復因子の動員過程を可視化する技術の発展、他のDNA損傷タイプや放射線障害モデルへの応用が検討される。
AIによるインパクト評価
AIによる情報のインパクト評価（参考）：
紫外線損傷の修復反応を細胞内構造の文脈で可視化した点は、DNA修復研究の基盤を拡張する成果である。色素性乾皮症など難治性遺伝病の理解に直結する知見であり、構造解析技術としての応用可能性も広い。一方で、治療法開発にはさらに複合的なステップが必要であるため、臨床的インパクトは将来性を含んだ段階に位置づけられる。
3言語要約 / Multilingual Summaries
English Summary
Note: AI-assisted summary for clarity.
- The research team visualized UV-DDB protein binding to UV-induced DNA damage in living cells using ChIP-CryoEM.
- The structure revealed how UV-DDB recognizes cyclobutane pyrimidine dimers on the nucleosome without significant steric hindrance.
- The findings provide important mechanistic insights into DNA repair disorders such as xeroderma pigmentosum.
中文摘要
注：以下内容为AI生成，仅供参考。
- 研究团队利用ChIP-CryoEM首次可视化UV-DDB在细胞内识别紫外线DNA损伤的过程。
- 结果揭示了UV-DDB如何在核小体上识别并结合CPD损伤。
- 该成果有望促进对着色性干皮病等DNA修复异常疾病机制的理解。
हिन्दी सारांश
ध्यान दें：यह AI-सहायित संक्षेप है。
- अनुसंधान टीम ने ChIP-CryoEM तकनीक का उपयोग करके UV-DDB प्रोटीन द्वारा पराबैंगनी-जनित क्षति की पहचान की प्रक्रिया को कोशिका के भीतर दृश्यात्मक किया।
- संरचनात्मक विश्लेषण से पता चला कि UV-DDB न्यूक्लियोसोम पर स्थित CPD क्षति को सीधे पहचान सकता है।
- यह अध्ययन रंगद्रव्य-शुष्क त्वचा (ज़ेरोडर्मा पिगमेंटोसम) जैसी DNA मरम्मत संबंधी विकृतियों को समझने में महत्वपूर्ण योगदान देता है।
