Elucidation of spatiotemporal control mechanism of dead cell DNA degrading enzymes by phase separation
Project/Area Number |
21K07086
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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 49070:Immunology-related
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Research Institution | Tokyo University of Science |
Principal Investigator |
水田 龍信 東京理科大学, 研究推進機構生命医科学研究所, 教授 (50297628)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
北村 大介 東京理科大学, 研究推進機構生命医科学研究所, 教授 (70204914)
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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 |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
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: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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Keywords | DNase1L3 / DNase γ / DNase1 / Histone H1 / 相分離 / ヘテロクロマチン |
Outline of Research at the Start |
DNase γはDNase1ファミリーに属するDNA分解酵素で、血流中に存在している。漏出したクロマチンはまずDNase γで大きく切断され、次にDNase1で細かく裁断されるが、その時間的・空間的使い分けのメカニズムは不明であった。最近、クロマチンの高次構造も、その構成タンパク質であるHistone H1の相分離によって維持されていることが分かってきた。そこで、DNase γはDNase1に比べ、相分離クロマチンへの親和性が高く、これがDNase γとDNase1の使い分けに反映されているという仮説を立てた。本研究では、この仮説の検証と、各DNaseの生体内での役割の全容解明を目指す。
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Outline of Annual Research Achievements |
DNase γ (別名DNase1L3)はDNase1ファミリーに属するDNA分解酵素で、DNase1とともに血流中に存在する。漏出したクロマチンはまずDNase γで大きく切断され、次にDNase1で細かく裁断されるが、その時間的・空間的使い分けのメカニズムは不明であった。最近、「相分離」という概念が知られるようになり、クロマチンもその構成タンパク質であるHistone H1によって形成された相分離液滴であることが分かってきた。Histone H1と同様にDNase γにも相分離タンパク質に特有のアミノ酸配列がある。そこで、DNase γは相分離クロマチンへの親和性が高く、これがDNase γとDNase1の使い分けに反映されているという仮説を立てた。本研究では、この仮説の検証と、各遺伝子改変マウスを用いて、DNase γとDNase1、そしてアポトーシス特異的なDNA分解酵素CADの生体内での役割の解明を目指している。我々はこれまでにDNase γとCADが血流中に存在するDNAすなわちcell-free DNA (cfDNA)の生成に関与することを明らかにしている。cfDNAは死細胞由来でネクローシスの場合は主にDNase γが、アポトーシスの場合はCADとDNase γがその生成に関与する。しかしながらCAD、DNase γ遺伝子の二重欠損マウスでも微量のcfDNAが検出された。そこで2022年度に CAD、DNase γ、DNase 1遺伝子の三重欠損マウスを用いて検討を行い、DNase 1もcfDNAの生成に関与することを見出した。さらに、以前よりDNase γ活性とがん患者の予後の関連性が報告されていた。そこで担癌マウスを作成したところ、DNase γ遺伝子欠損マウスでは野生型マウスに比べて腫瘍の増殖が速く、DNase γ活性と抗腫瘍効果の関連性を確認した。
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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
DNase γとDNase1の使い分けは相分離クロマチンへの親和性の差にある事を確認し、新たに担癌マウスを用いた解析から、DNase γ活性と抗腫瘍効果の関連性を見出した。
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Strategy for Future Research Activity |
DNase γはDNase1に比べ、相分離クロマチンへの親和性が高いのはDNase1より約30アミノ酸長いC末端が関係すると予想される。そこでまず、このC末端と蛍光タンパク質を融合させたものを細胞に発現させ、核内の相分離液滴であるヘテロクロマチンへの集積が起こるかを検討する。また蛍光標識したペプチドを裸核にかけ、ヘテロクロマチンへのアクセスの可能性を検討する。DNase γ活性と抗腫瘍効果の関連性に関しては再現性を検討した後、免疫系の関与を中心に解析を行う。可能ならば腫瘍内での免疫細胞のsingle cell RNA 解析を行い、DNase γの有無による抗腫瘍効果の違いのメカニズム解明に進みたい。
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Report
(2 results)
Research Products
(1 results)