セリン合成経路による悪性形質獲得のためのがん細胞代謝リプログラミング機構の解明
Project/Area Number |
21K06072
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 43030:Functional biochemistry-related
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Research Institution | Keio University |
Principal Investigator |
山本 雄広 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (50383774)
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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 |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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Keywords | 解糖系 / アルギニンメチル化 / セリン合成系 / 脂肪酸合成 / 脂質代謝 / 抗がん剤耐性 / セリン合成経路 / 翻訳後修飾 / 含硫アミノ酸 / 化学治療抵抗性 |
Outline of Research at the Start |
エネルギー産生の恒常性(需要と供給のバランス)は糖、アミノ酸、核酸、脂質など各代謝系との連携の上に成立している。これらはすべて中心炭素代謝から分岐し、この連携バランスの崩壊が代謝性疾患やがん、老化の一因とされている。本提案研究では解糖系から分岐するセリン合成系酵素で、バイオマス産生経路群の『ハブ酵素』として機能するPHGDHに着目し、その活性制御機構を生化学的手法を通じて解明することで、がん細胞が悪性形質を獲得する仕組みを解明することを目的とする。
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Outline of Annual Research Achievements |
非必須アミノ酸であるセリンの生合成経路は一般的に予後の悪いがん種で活発化している事が知られている。これはセリン代謝系を経由した葉酸代謝経路から産出されている核酸が旺盛な細胞増殖能を賄うためと解釈されている。本研究は薬剤耐性をもつ難治性がんにおいて活性化しているセリン生合成経路中の律速酵素であるPHGDHに着目し、その翻訳後修飾レベルが酵素活性にどのように作用するか、また結果としてがんの増殖、化学治療への抵抗性にどのような影響を与えるかを明らかにする事を目的とする。提案研究2年目は、以下の事項について明らかにした。 ① 質量分析技術によりPHGDHのメチル化修飾部位を明らかにした。② Acyl biotin exchange法によりPHGDHのS-パルミトイル化部位を同定した。③ ①②に対する修飾阻害剤添加により、薬剤抵抗性乳がん細胞の細胞死が増強した。
これらの結果から、予後不良の化学治療抵抗性乳がんではPHGDHのアルギニンメチル化およびS-パルミトイル化修飾が亢進しており、高活性を維持することでセリン合成能を高く保っていることが分かった。現在、メチル化部位特異的な抗体を作成途中であり、今後抗体を用いて、抗がん剤感受性のちがいによりメチル化動態に差異が認められるか検討する。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
今年度は、主にPHGDHの修飾部位の同定に充てた。当初、メチル化部位の同定のために大腸菌リコンビナントタンパク質を用いたin vitro methylation法によって同定を試みたが、メチル化由来のシグナルが微弱で、修飾部位の同定に至らなかった。そこで、293T細胞にFLAGタグを付加したPHGDHを発現させ、粗精製後のタンパク質を質量分析法にてアルギニンメチル化ペプチドの検出を試みた。その結果、3か所のメチル化アルギニン残基を決定できた。各修飾部位に対する変異体作製し、酵素活性を測定したところ3か所中1か所については酵素活性に変化は無かったことから、2か所をcriticalなメチル化部位と同定した。現在この2か所に対してポリクローナル抗体を作成している途中である。 一方、前年度までの研究でPHGDHはS-パルミトイル化修飾を受けることが分かっていたが、考えられうるシステイン残基に点変異を導入しAcyl biotin exchange法によりS-パルミトイル化部位の同定を試み、複数のシステイン残基がその候補部位として見出されている。
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Strategy for Future Research Activity |
本年度はセリン生合成系代謝酵素PHGDHのアルギニンメチル化修飾部位およびS-パルミトイル化修飾部位を複数個所同定した。最終年度は現在作成中のPHGDHのメチル化部位特異的抗体を用いて、修飾と酵素活性の相関、および、乳がん針生検検体を用いた免疫組織染色を行い、腫瘍内部におけるPHGDHのメチル化レベルについて調べる。また、すでにがん部においてメチル化が認められる解糖系酵素PFKFB3やPKM2のメチル化制御とPHGDHのメチル化制御機構の類似点、相違点について検討を加える。
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Report
(2 results)
Research Products
(5 results)