正常造血および造血器腫瘍におけるクロマチン修飾因子の翻訳後修飾が果たす役割の解明

• Project/Area Number: 19J01570
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Review Section: Basic Section 54010:Hematology and medical oncology-related
• Research Institution: Tokyo Women's Medical University
• Principal Investigator: 浅田 修平 東京女子医科大学, 実験動物研究所, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2019-04-25 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2019: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: ASXL1 / リン酸化 / ユビキチン化 / CDK1/2 / クロマチン修飾因子 / 翻訳後修飾

Outline of Research at the Start

造血器腫瘍は標準治療で完治する症例は限られている非常に予後不良な疾患であり、治療抵抗性細胞への介入が課題である。近年、造血器腫瘍の腫瘍原性として、クロマチン修飾因子の制御異常が一因となることが分かってきた。
そこで本研究では、クロマチン修飾因子蛋白のリン酸化やアセチル化などの翻訳後修飾に注目し、これらの翻訳後修飾がクロマチン修飾因子蛋白の機能に及ぼす影響を評価する。そして、クロマチン修飾因子の翻訳後修飾が正常造血または治療抵抗性細胞に及ぼす効果を解明し、造血器腫瘍に対する新規の治療法の開発を試みる。

Outline of Annual Research Achievements

正常造血におけるクロマチン修飾因子であるASXL1のリン酸化の意義を探索すべく、ASXL1の主要なリン酸化部位であるS503残基について探索を行った。リン酸化抗体を用いた検討の結果、S503残基はCDK1/2によってリン酸化されることを突き止めた。次に、本リン酸化部位の正常造血における役割を検討すべく、ヒトS503残基に相当するマウスAsxl1 S500残基において、非リン酸化模倣S500A変異体をノックインしたマウスを作製し、解析を行った。Asxl1 S500Aホモノックイン、ヘテロノックイン、野生型について約一年間の経過にて、血液学的表現系は認められなかった。このことから、ASXL1がCDKによるリン酸化部位を複数有し、そのいずれかが代償する可能性が考えられた。実際、C末端欠損型ASXL1変異蛋白において、単独もしくは数個のリン酸化残基の置換では変化は認められなかったが、6つのCDKによってリン酸化されるセリン・スレオニン残基を全てアラニンに変化することで、APC/C_CDC20複合体からのポリユビキチン化による分解を免れ、安定性が増加し、より腫瘍原性が高まることを見出した。さらに、変異型ASXL1の発現はCDK1/2阻害薬への抵抗性の獲得を惹起した。以上より、クロマチン修飾因子ASXL1のリン酸化修飾およびそれに付随するユビキチン化修飾により、ヒストン修飾が変化し、遺伝子発現が変化することを明らかにした。
また、マウス白血病細胞によるゲノムワイドのCRISPRスクリーニングの結果、他のクロマチン修飾因子の発現上昇が薬剤治療抵抗性に関わっている可能性を見出した。一方、本クロマチン修飾因子のノックアウトにて細胞増殖が抑制されることから、本クロマチン修飾因子およびその翻訳後修飾が白血病治療抵抗細胞の標的因子となる可能性が示唆された。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Taussig Cancer Institute/Cleveland Clinic/Memorial Sloan-Kettering Cancer Center(米国)
• [Journal Article] Clonal hematopoiesis and associated diseases: A review of recent findings (2021)
  • Author(s): Shuhei Asada, Toshio Kitamura
  • Journal Title: Cancer Science Volume: 112 Issue: 10 Pages: 3962-3971
  • DOI: 10.1111/cas.15094
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A histone modifier, ASXL1, interacts with NONO and is involved in paraspeckle formation in hematopoietic cells (2021)
  • Author(s): Yamamoto Keita、Goyama Susumu、Asada Shuhei、Fujino Takeshi、Yonezawa Taishi、Sato Naru、Takeda Reina、Tsuchiya Akiho、Fukuyama Tomofusa、Tanaka Yosuke、Yokoyama Akihiko、Toya Hikaru、Kon Ayana、Nannya Yasuhito、Onoguchi-Mizutani Rena、Nakagawa Shinichi、Hirose Tetsuro、Ogawa Seishi、Akimitsu Nobuyoshi、Kitamura Toshio
  • Journal Title: Cell Reports Volume: 36 Issue: 8 Pages: 109576-109576
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2021.109576
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Mutant ASXL1 induces age-related expansion of phenotypic hematopoietic stem cells through activation of Akt/mTOR pathway (2021)
  • Author(s): Fujino Takeshi、Goyama Susumu、Sugiura Yuki、Inoue Daichi、Asada Shuhei、Yamasaki Satoshi、Matsumoto Akiko、Yamaguchi Kiyoshi、Isobe Yumiko、Tsuchiya Akiho、Shikata Shiori、Sato Naru、Morinaga Hironobu、Fukuyama Tomofusa、Tanaka Yosuke、Fukushima Tsuyoshi、Takeda Reina、Yamamoto Keita、Honda Hiroaki et al
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 12 Issue: 1 Pages: 1826-1826
  • DOI: 10.1038/s41467-021-22053-y
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] HHEX promotes myeloid transformation in cooperation with mutant ASXL1. (2020)
  • Author(s): Takeda R, Asada S, Park SJ, Yokoyama A, Becker H, Kanai A, Visconte V, Hershberger C, Hayashi Y, Yonezawa T, Tamura M, Fukushima T, Tanaka Y, Fukuyama T, Matsumoto A, Yamasaki S, Nakai K, Yamazaki S, Inaba T, Shibata T, Inoue D, Honda H, Goyama S, Maciejewski J, Kitamura T.
  • Journal Title: Blood Volume: 136 Pages: 1670-1684
  • DOI: 10.1182/blood.2019004613
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Molecular mechanisms by which the mutant ASXL1/BAP1 complex aggravates myeloid leukemia (2020)
  • Author(s): 浅田 修平
  • Journal Title: Rinsho Ketsueki Volume: 61 Issue: 4 Pages: 392-405
  • DOI: 10.11406/rinketsu.61.392
  • NAID: 130007839393
  • ISSN: 0485-1439, 1882-0824
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The role of ASXL1 in hematopoiesis and myeloid malignancies (2019)
  • Author(s): Asada S, Fujino T, Goyama S, Kitamura T
  • Journal Title: Cellular and Molecular Life Sciences Volume: 76 Issue: 13 Pages: 2511-2523
  • DOI: 10.1007/s00018-019-03084-7
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Opposing effects of acute versus chronic inhibition of p53 on decitabine’s efficacy in myeloid neoplasms (2019)
  • Author(s): Tamura M, Yonezawa T, Liu X, Asada S, Hayashi Y, Fukuyama T, Tanaka Y, Kitamura T and Goyama S.
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 9 Pages: 8171-8171
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Antitumor immunity augments the therapeutic effects of p53 activation on acute myeloid leukemia. (2019)
  • Author(s): Hayashi Y, Goyama S, Liu X, Tamura M, Asada S, Tanaka Y, Fukuyama T, Wunderlich M, O'Brien E, Mizukawa B, Yamazaki S, Matsumoto A, Yamasaki S, Shibata T, Matsuda K, Sashida G, Takizawa H, Kitamura T.
  • Journal Title: Nat Commun. Volume: 10 Issue: 1 Pages: 4869-4869
  • DOI: 10.1038/s41467-019-12555-1
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Discrimination of dormant and active hematopoietic stem cells by G0 markers reveals dormancy regulation by cytoplasmic calcium. (2019)
  • Author(s): 5.Fukushima T, Tanaka Y, Hamey FK, Chang CH, Oki T, Asada S, Hayashi Y, Fujino T, Yonezawa T, Takeda R, Kawabata KC, Fukuyama T, Umemoto T, Takubo K, Takizawa H, Goyama S, Ishihama Y, Honda H, Gottgens B, Kitamura T.
  • Journal Title: Cell Rep Volume: 29 Issue: 12 Pages: 4144-4158
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2019.11.061
  • NAID: 120006892032
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 変異型ASXL1の白血病原性はCDKによるリン酸化により制御される (2020)
  • Author(s): 浅田修平、合山進、竹田玲奈、山本圭太、秦(小塚)裕子、尾山正明、井上大地、本田浩章、北村俊雄
  • Organizer: 第24回 造血器腫瘍研究会
• [Presentation] Mutant ASXL1 collaborates with HHEX to promote myeloid leukemogenesis (2019)
  • Author(s): Shuhei Asada, Reina Takeda, Daichi Inoue, Susumu Goyama and Toshio Kitamura
  • Organizer: AACR annual meeting 2019
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Leukemogenic Functions of Mutant ASXL1 Are Regulated By CDK-Mediated Phosphorylation (2019)
  • Author(s): Shuhei Asada, Susumu Goyama, Reina Takeda, Keita Yamamoto , Hiroko Kozuka-Hata, Masaaki Oyama, Daichi Inoue , Hiroaki Honda, Toshio Kitamura
  • Organizer: The 61st American Society of Hematology annual meeting
  • Int'l Joint Research