2019 Fiscal Year Annual Research Report
Investigation of the nucleus-endoplasmic reticulum cooperative zone which plays roles in DNA quality control
| Project Area | Toward an integrative understanding of functional zones in organelles |
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| Project/Area Number |
17H06416
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
今泉 和則 広島大学, 医系科学研究科(医), 教授 (90332767)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
金子 雅幸 広島大学, 医系科学研究科(医), 准教授 (10322827)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2022-03-31
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| Keywords | シグナル伝達 / オルガネラゾーン / DNA損傷応答 / 小胞体 / ERストレスセンサー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、小胞体膜貫通タンパク質OASISがDNA損傷時に核膜の一部に集積する分子機構とその生理機能を解明するとともに、OASISが集積する部位を核－小胞体連携ゾーンと定義し、ゾーン形成の分子機構にも迫る。今年度は以下のことを明らかにした。１）OASISの局在、活性化機構解析、結合タンパク質の同定；OASISは核膜傷害部に特異的に局在する性質を有する。OASISが集積する部位には、BAF、ESCRT-III、LEM-domain proteinであるMAN-Iが集積してきており、OASISは核膜修復に関連する一連の細胞応答に重要な働きがあることがわかった。また、直接結合するタンパク質としてLAP2bを見出した。OASISは活性化する際にS2Pによって膜内切断を受けるとされてきたが、S2P欠損細胞でもDNA損傷後に膜内切断を受けることがわかった。２）活性化したOASISの生理機能；RNAseqの結果、OASISの下流で転写誘導される遺伝子としてp21やSenescence-associated secretory phenotype（SASP）に関連した遺伝子を見出した。p21に関してはレポーターアッセイなどによりOASISが直接p21の転写調節領域に作用して転写誘導することがわかった。OASIS欠損細胞ではp21の誘導は起こらず、DNA損傷後にも細胞増殖を続けたままであった。また、p53とのシグナルクロストークはないため、OASIS-p21経路は細胞増殖を停止させる新たな経路であることが判明した。３）癌細胞におけるOASISの発現；乳癌、グリオブラストーマ、大腸癌などの細胞株においてOASIS遺伝子のプロモーター領域におけるメチル化が起こり（bisulfiteシーケンス）、OASISの発現が低下もしくは消失していた。
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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
実績の項目で記載したように、計画した実験の多くが予定通りに進行している。３）の結果から、OASIS遺伝子の脱メチル化を誘導し癌細胞の増殖を抑えるエピゲノム編集法の確立に目途が立った。本法は癌の新たな治療法につながる可能性があり、当初の予定にはなかった大きな成果となった。今後、さらに検討を加えin vivoでの効果が期待できることを検証していく。核膜傷害時に形成される核膜ブレブを核―小胞体連携ゾーンと名付けて本研究をスタートさせたが、ゾーンに集積する分子がわかり始め、ゾーンの分子実体解明に近づいてきている。また、ゾーンの生理機能についてもOASIS欠損細胞やOASIS安定発現細胞の樹立により細胞老化との関連がさらに明確にでき、次年度以降の生理機能の全容解明に向けて基盤となるデータが得られたことは極めて意義深い。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究をさらに発展させ、DNA損傷応答および核膜ストレス時におけるOASISの役割について深く解析を進めていく。さらにOASIS以外のゾーン集積分子の機能解析にも今後は注力し、ゾーン全体の生理的役割と時系列的な形成機序の全容を明らかにしていく。さらにそれらのノックアウトマウスや欠損細胞の樹立を加速させ生体内でのゾーンの働きを明らかにする。
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