DLEC1の分子機能の解明：鞭毛形成と細胞がん化の接点
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21K05972
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 42030:Animal life science-related
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
与語 圭一郎 静岡大学, 農学部, 准教授 (60362844)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 精子 / 鞭毛 / 中心微小管 / ASHドメイン / がん / 繊毛 / 細胞増殖 |
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| Outline of Research at the Start |
肺がんは日本人において死亡数が最も多いがんである（2019年）。近年その原因遺伝子について解明が進んでいるが，まだ半数程度は原因がわかっていない。DLEC1は肺がんや食道がんで発現が低下している遺伝子として発見された遺伝子で，DLEC1をがん細胞に発現させるとその増殖が抑制されることから「がん抑制遺伝子」として働くことが推測されているがその増殖抑制メカニズムは不明である。本研究ではDLEC1がどのようにがん細胞の増殖を抑制するのかを調べるとともに，個体レベルでDLEC1の欠損が肺がんの発生にどのような影響を及ぼすのかを明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年は、精子の鞭毛形成に重要な役割を果たすDLEC1の相互作用分子について解析を行った。昨年にDLEC1の内在性の結合因子としてHOATZを見出していた。HOATZは過去にENO4と結合すると報告されている。そこでDLEC1、HOATZ、ENO4の三者の相互作用について解析した結果、HOATZとENO4は直接相互作用しないこと、DLEC1にHOATZとENO4が結合することにより三者の複合体が形成されていることを明らかにした。
DLEC1はアルファフォールドによる構造予測から、１０個のASHドメインを有することが推測されている。ASHドメインはタンパク質間相互作用に関与することが知られている。そこで、DLEC1のどのASHドメインにHOATZとENO4が結合するのかを変異体を用いて解析し、それぞれ２番目、８番目のASHドメインに結合することを明らかにした。
ASHドメインは、鞭毛に局在する多くの分子にも見つかっている。そこで、いくつかのASHドメイン含有タンパク質とHOATZ、ENO4の結合について調べたが、結合はしなかったことから、両分子の結合はDLEC1に特異的であると考えられた。HOATZもENO４もDLEC1と同様に精子鞭毛形成に必須の役割を果たすことが知られており、これらが複合体を形成することが鞭毛形成に重要であることが示唆される。
クラミドモナスの鞭毛ではENO４と類似した分子は中心微小管突起のC1b複合体に存在する。そこでクラミドモナスにおいてC1bに存在するFAP246やFAP69（の哺乳類相同分子）とDLEC1の結合を調べたとこと、これらはDLEC1に結合した。クラミドモナスのDLEC1相同分子であるFAP81は中心微小管突起C1a/e複合体に存在するとされている。これらの結果が何を意味しているのかを探ることが今後解析していく予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の目的は、DLEC1は「がん抑制遺伝子」であると報告されていることに着目し、なぜ鞭毛形成にかかわる分子が細胞の癌化と関連するのか、その分子機能の接点を明らかにすることであった。しかし、昨年の研究から、DLEC1の細胞増殖抑制機能が再現できないことから、DLEC1の鞭毛形成における分子機能に焦点を当てた研究にシフトし、多くの新規相互作用分子の同定に成功したほか、結合部位の同定も行った。これによりDLEC1の分子機能の解明に近づいた。
さらに、鞭毛はクラミドモナスからヒトに至るまで共通した構造的特徴を有していることが知られているが、微細構造においては種により異なることがわかってる。しかし、その分子基盤は不明な点が多い。本研究を発展させていくことでその謎の解明にも貢献できるかもしれない。
以上より、予想とは異なる結果もあったが、DLEC1の鞭毛形成における分子機能について研究をシフトし、十分な成果を得ることができたため「おおむね順調に進展」と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、DLEC1がHOATZやENO4と結合することの生理的意義を明らかにするために、ENO4の活性にDLEC1が及ぼす影響、DLEC1がHOATZ,ENO４の局在に及ぼす影響を解析する。このほか、DLEC1の結合変異体を用いたレスキュー実験を計画している。すなわち、野生型もしくはDLEC1のASH２及びASH8の変異体をノックアウトマウス精巣で発現させ、鞭毛形成不全という表現型が回復するかどうかを確認するための実験に取り掛かりたい。
また、in vivoにおけるDLEC1の更なる相互作用分子の同定に向け、Bio-IDを使うことを検討しており、そのための予備実験を進めていく予定である。また、近年クライオ電子顕微鏡技術が発達し、複雑な細胞内構造の解明が進んでいる、クライオ電顕によるDLEC1を含む精子鞭毛内タンパク質複合体構造解析が可能かどうかについても検討したい。
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Report
(2 results)
Research Products
(1 results)
