胃がん関連長鎖non-coding RNAによるストレス顆粒と発がん機構の解析

• Project/Area Number: 21K07130
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 50010:Tumor biology-related
• Research Institution: Sapporo Medical University
• Principal Investigator: 北嶋 洋志 札幌医科大学, 医学部, 助教 (90777971)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴木 拓 札幌医科大学, 医学部, 教授 (20381254)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 胃がん / long non-coding RNA / ストレス顆粒 / アポトーシス / lncRNA / 長鎖non-coding RNA / 免疫応答

Outline of Research at the Start

長鎖non-coding RNAはタンパク質をコードしない200塩基以上の長さを持つnon-coding RNAであり、近年がんなどの疾患との関わり数多く報告される。申請者は慢性胃炎・胃がんに関連する長鎖non-coding RNAを同定し、さらにストレス顆粒様構造の形成を促すことを見出した。本研究の概要は、新規長鎖non-coding RNAによるストレス顆粒を介した発がんおよび免疫応答の分子メカニズムを明らかにすることであり、炎症と発がんをつなぐlncRNAの分子機能に基づく予防・診断・治療へ応用することを目指している。

Outline of Annual Research Achievements

胃がんにおけるTM4SF1AS1の作用機序を解明するために、RNA pull-down-MSやChIRP-MSによる網羅的な相互作用因子の同定を行い、結果的にTM4SF1AS1がストレス顆粒の形成促進に関与することを見出した。相互作用因子の一つRACK1は、MTK1とp38/JNKの活性化を介してアポトーシスを誘導する一方、ストレス顆粒内に隔離されアポトーシスが抑制される。申請者は、TM4SF1AS1がRACK1の顆粒内への隔離を促進し、ストレスのない状態で胃がん細胞のアポトーシスを抑制する可能性を示した。一方でTM4SF1AS1と相互作用するPur-αとYBX1にも着目した。Pur-αとYBX1はTM4SF1-AS1とストレス顆粒に共局在し、TM4SF1-AS1低発現の胃がん細胞株SNU638ではPur-αまたはYBX1の過剰発現は顆粒構造体を形成するものの、ストレス顆粒ではないことが確認された。Pur-αまたはYBX1ノックダウンはTM4SF1-AS1の過剰発現によるストレス顆粒形成を減弱し、またp38のリン酸化やアポトーシスの亢進、TM4SF1-AS1依存的なcell viabilityの抑制を示した。以上から、Pur-αとYBX1はTM4SF1AS1と協調的にストレス顆粒形成に関与すると考えられた。
先のChRIP RNA-seqで得たTM4SF1-AS1と結合しうるmRNAにアポトーシス促進因子Bim (遺伝子名BCL2L11)があり、RIPアッセイによりPur-αやYBX1、ストレス顆粒形成因子G3BP1/2と結合することが示唆された。ウェスタンブロットによりTM4SF1-AS1の過剰発現がBimの発現量を減弱することが示されたため、TM4SF1-AS1はPur-αやYBX1と共にストレス顆粒を介してBimを翻訳抑制し、アポトーシスを抑制することが推測された。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

TM4SF1AS1の新たな相互作用因子としてPur-αとYBX1を同定し、TM4SF1AS1と協調的にストレス顆粒形成の促進やアポトーシスの抑制に関与することを明らかにした。TM4SF1AS1がアポトーシス促進因子BimのmRNAを標的とし翻訳抑制をするという、RACK1に対する機能抑制とは異なる方法でアポトーシスの抑制に寄与する可能性も示唆された。またTM4SF1AS1によるストレス顆粒の形成促進とアポトーシスの抑制に関する論文は、2023年6月に国際誌にアクセプトされた。

Strategy for Future Research Activity

胃がん細胞におけるTM4SF1AS1によるストレス顆粒の機能を、in vivoで検証する。shRNAによるTM4SF1AS1の安定ノックダウン胃がん細胞株などを用いて、TM4SF1AS1ノックダウンによるアポトーシスやストレス顆粒への影響をマウスゼノグラフトモデルで評価する予定である。また、TM4SF1-AS1やPur-αやYBX1によるBimの翻訳抑制の詳細なメカニズムの解析を試みる。

Research Products

• [Journal Article] TM4SF1-AS1 inhibits apoptosis by promoting stress granule formation in cancer cells (2023)
  • Author(s): Kitajima Hiroshi、Maruyama Reo、Niinuma Takeshi、Yamamoto Eiichiro、Takasawa Akira、Takasawa Kumi、Ishiguro Kazuya、Tsuyada Akihiro、Suzuki Ryo、Sudo Gota、Kubo Toshiyuki、Idogawa Masashi、Toyota Mutsumi、Yoshido Ayano、Kumegawa Kohei、Kai Masahiro、Tokino Takashi、Osanai Makoto、Nakase Hiroshi、Suzuki Hiromu
  • Journal Title: Cell Death & Disease Volume: 14 Issue: 7 Pages: 424-424
  • DOI: 10.1038/s41419-023-05953-3
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] DLEU1 promotes oral squamous cell carcinoma progression by activating interferon-stimulated genes (2021)
  • Author(s): Hatanaka Yui、Niinuma Takeshi、Kitajima Hiroshi、Nishiyama Koyo、Maruyama Reo、Ishiguro Kazuya、Toyota Mutsumi、Yamamoto Eiichiro、Kai Masahiro、Yorozu Akira、Sekiguchi Shohei、Ogi Kazuhiro、Dehari Hironari、Idogawa Masashi、Sasaki Yasushi、Tokino Takashi、Miyazaki Akihiro、Suzuki Hiromu
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 11 Issue: 1 Pages: 20438-20438
  • DOI: 10.1038/s41598-021-99736-5
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] A lncRNA associated with chronic gastritis and gastric cancer promotes stress granule formation and inhibits apoptosis. (2023)
  • Author(s): Hiroshi Kitajima, Reo Maruyama, Takeshi Niinuma, Akira Takasawa, Eiichiro Yamamoto, Kazuya Ishiguro, Ayano Yoshido, Masahiro Kai, Makoto Osanai, Takashi Tokino, Hiroshi Nakase, Hiromu Suzuki
  • Organizer: 第82回日本癌学会学術総会
• [Presentation] 胃がん関連長鎖non-coding RNAはストレス顆粒形成とアポトーシスの阻害に関与する (2023)
  • Author(s): 北嶋洋志、丸山玲緒、新沼 猛、高澤 啓、石黒一也、甲斐正広、吉戸文乃、小山内誠、時野隆至、仲瀬裕志、鈴木 拓
  • Organizer: 第16回エピジェネティクス研究会年会
• [Presentation] 慢性胃炎・胃がん関連長鎖non-coding RNAはストレス顆粒形成を促進し、アポトーシスを抑制する (2022)
  • Author(s): 北嶋洋志、丸山玲緒、新沼猛、高澤啓、石黒一也、甲斐正広、吉戸文乃、小山内誠、時野隆至、仲瀬裕志、鈴木拓
  • Organizer: 第15回日本エピジェネティクス研究会年会
• [Presentation] A lncRNA associated with chronic gastritis and gastric cancer inhibits apoptosis through stress granule formation (2022)
  • Author(s): Hiroshi Kitajima, Reo Maruyama, Akira Takasawa, Takeshi Niinuma, Eiichiro Yamamoto, Kazuya Ishiguro, Ayano Yoshido, Masahiro Kai, Makoto Osanai, Takashi Tokino, Hiroshi Nakase, Hiromu Suzuki
  • Organizer: The 40th Sapporo International Cancer Symposium 2022
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] A lncRNA associated with chronic gastritis and gastric cancer promotes stress granule formation and inhibits apoptosis (2022)
  • Author(s): Hiroshi Kitajima, Reo Maruyama, Takeshi Niinuma, Akira Takasawa, Eiichiro Yamamoto, Kazuya Ishiguro, Ayano Yoshido, Masahiro Kai, Takashi Tokino, Hiroshi Nakase, Hiromu Suzuki
  • Organizer: 第23回日本RNA学会年会
• [Presentation] A lncRNA associated with chronic gastritis and gastric cancer promotes stress granule formation and inhibits apoptosis. (2022)
  • Author(s): Hiroshi Kitajima, Reo Maruyama, Takeshi Niinuma, Akira Takasawa, Eiichiro Yamamoto, Kazuya Ishiguro, Ayano Yoshido, Masahiro Kai, Makoto Osanai, Takashi Tokino, Hiroshi
  • Organizer: 第81回日本癌学会学術総会
• [Presentation] 胃炎・胃がん関連lncRNAはストレス顆粒形成を促進し、アポトーシスを抑制する (2022)
  • Author(s): 北嶋洋志、丸山玲緒、新沼 猛、髙澤 啓、山本英一郎、石黒一也、吉戸文乃、甲斐正広、小山内誠、時野隆至、仲瀬裕志、鈴木 拓
  • Organizer: 第45回日本分子生物学会年会
• [Presentation] 慢性胃炎・胃がん関連長鎖non-coding RNAはストレス顆粒形成を促進し、アポトーシスを抑制する (2021)
  • Author(s): 北嶋洋志、丸山玲緒、新沼 猛、山本英一郎、高澤 啓、石黒一也、甲斐正広、吉戸文乃、小山内誠、時野隆至、仲瀬裕志、鈴木 拓
  • Organizer: 第44回日本分子生物学会年会
• [Presentation] 慢性胃炎・胃がん関連長鎖non-coding RNAによるストレス顆粒形成の促進と発がん機構の解析 (2021)
  • Author(s): 北嶋洋志、丸山玲緒、新沼 猛、高澤 啓、山本英一郎、石黒一也、甲斐正広、吉戸文乃、小山内誠、時野隆至、仲瀬裕志、鈴木 拓
  • Organizer: 第123回北海道癌談話会例会
• [Presentation] A long non-coding RNA associated with chronic gastritis and gastric cancer inhibits apoptosis by promoting stress granule formation (2021)
  • Author(s): Hiroshi Kitajima, Reo Maruyama, Akira Takasawa, Takeshi Niinuma, Eiichiro Yamamoto, Kazuya Ishiguro, Ayano Yoshido, Masahiro Kai, Makoto Osanai, Takashi Tokino, Hiroshi Nakase, Hiromu Suzuki
  • Organizer: 第80回日本癌学会学術総会
• [Presentation] Identification of a long non-coding RNA associated with gastritis and gastric cancer (2021)
  • Author(s): Hiroshi Kitajima, Reo Maruyama, Takeshi Niinuma, Akira Takasawa, Eiichiro Yamamoto, Kazuya Ishiguro, Masahiro Kai, Ayano Yoshido, Hiroshi Nakase, Takashi Tokino, Hiromu Suzuki
  • Organizer: 第22回日本RNA学会年会
• [Presentation] A long non-coding RNA associated with chronic gastritis and gastric cancer promotes stress granule formation and inhibits apoptosis and gastric cancer (2021)
  • Author(s): Hiroshi Kitajima, Reo Maruyama, Akira Takasawa, Takeshi Niinuma, Eiichiro Yamamoto, Kazuya Ishiguro, Ayano Yoshido, Masahiro Kai, Makoto Osanai, Takashi Tokino, Hiroshi Nakase, Hiromu Suzuki
  • Organizer: The 39th Sapporo International Cancer Symposium 2021