2015 Fiscal Year Research-status Report
転写因子の翻訳後調節による細胞増殖オン・オフの制御
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15K09464
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
峯岸 直子 東北大学, 東北メディカル・メガバンク機構, 教授 (40271895)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
勝岡 史城 東北大学, 東北メディカル・メガバンク機構, 准教授 (30447255)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 血液腫瘍学 / 転写因子 / 白血病 / GATA因子 / 細胞周期制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
転写因子GATA2は血液の恒常性の維持に必須であり、本因子の変異や発現量の変動は白血病の病態に深く関わる。研究代表者は、GATA2がG1-S移行期にサイクリン遺伝子に結合してその発現を誘導し、細胞周期の開始を促進することを見いだした。この活性はGATA2のCdk (Cyclin-dependent kinase)によるリン酸化によって増強し、また、MAPK (mitogen-activated protein kinase) p38によるGATA2リン酸化も転写を活性化させることが予想された。
そこで、本申請研究では、外部刺激によって細胞周期の開始や停止が決定される際に、シグナル因子による転写因子の翻訳後調節が果たす役割を明らかにする。GATA2遺伝子の変異によるGATA2発現量の低下によって、家族性の前白血病状態や白血病が発症することが報告されている。また、遺伝子改変マウス等の知見からGATA2発現量が造血細胞の増殖制御に重要であることは明らかである。一方で、研究代表者はGATA2発現量の調節はユビキチン化依存性の非常に速いタンパク質分解によって制御されており、この経路にはGATA2のリン酸化が関わっていることを報告した。本研究課題により、シグナル伝達系や細胞周期制御因子によるリン酸化やユビキチン化とGATA2発現の制御経路が明らかになることで、新規の白血病治療の分子標的の研究が進むことが期待される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
日本人及び欧米人の全ゲノム解析データが研究計画時の予想以上の速度で公開されている。最終的な本研究の目的が、白血病などヒト疾患の原因究明と治療法の探索であることを勘案すると、本研究課題にとっても、ヒトの遺伝的多形性とGATA2の量や修飾による転写制御の変化を明らかにすることが最重要事項である。
研究代表者は、当該研究とは別のエフォートとして、12万人を超える健常人提供者からなるバイオバンクの運営に携わっており、27年度には、このバイオバンク参加者のうち1070人分の全ゲノム解析結果のうち、単一塩基配列の変異頻度情報を公開しことから、本研究課題の最初の検討として、日本人健常成人におけるGATA遺伝子変異について情報収集を行った。その結果、家系的な前白血病及び白血病発症の原因として報告があるGATA2変異に相当する変異は見出せず、このような遺伝子変異が遺伝的に継承されている頻度はかなり低いことが予想された。GATA2のエクソン部分の変異は、１つを除いてアミノ酸変異をともなわない変異のみであった。アミノ酸変異を伴う変異も直接リン酸化等に関わる部位ではなく、臨床的な意義付けも十分なデータがないものであったが、間接的にシグナル伝達の強弱や、タンパク質の安定性制御などに関わっている可能性も否定はできないものであった。GATA3についてもアミノ酸をコードする部分の変異は認められなかった。
ChiP-seqについては、研究分担者が準備を進めており、次世代シークエンサーを使った解析の準備はほぼ終了している。しかし、細胞周期の同期や、細胞側の条件（細胞周期の同期と、細胞周期のどの時点で細胞を固定して実験を行うか等）、抗体の選択など、予備的な実験が終了していない現状であった。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究計画では、条件がすでにある程度特定されているマウス細胞を使ってChIP-seqの解析を行う予定であった。しかし、ヒト全ゲノムデータが集積している現在、既存のヒストン修飾等のChIP-seq解析やDNAメチル化解析の結果とヒト遺伝子多型の関連性の解析によって、ヒトの疾患感受性について、マウスの実験系では得られない成果が期待される状況となっている。
そこで、マウス細胞の解析も継続するものの、ヒトの細胞を用いた細胞周期の同調培養系を使った細胞周期特異的なChip-seq解析などを最優先として実施し、本研究計画として、ヒトの転写因子修飾と転写調節を中心に解析を進めることとする。
GATA3においては、特定の遺伝子領域の変異が、その発現量の変動を介して、小児白血病の予後の関連が報告されており、また、GATA2と白血病の関連に関する論文でも、遺伝的要因による発現量の違いが重要な因子であることが示されている。遺伝的要因によってシグナルの影響の強度が変わり、血液細胞の増殖に影響を与得ることが明らかになれば、臨床的な意義も大きいと予想される。
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| Causes of Carryover |
日本人の全ゲノム情報について、研究計画策定時の予想よりも非常に速い時期に論文発表し、ウェブ公開することとなったため、ヒト遺伝子を対象とする研究を優先することに変更し、当初、マウスの細胞を使って準備を進めていたChIP-seq解析を、ヒト細胞を用いた解析に変更するなど、改めて細胞株の選定や細胞周期の同調条件等の検討を実施することとなった。このため、ChIP-seq費用など経費分を見越して次年度に繰り越すこととなった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次世代シークエンサーを使ったChIP-seqは数十万円の費用が必要である。また、ヒト細胞を使った免疫沈降実験や、リン酸化シグナルの検出などに用いる抗体や試薬の購入などにも費用がかかる予定である。
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Research Products
(10 results)
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[Journal Article] Rare variant discovery by deep whole-genome sequencing of 1070 Japanese Individuals2015
Author(s)
Nagasaki M, Yasuda J, Katsuoka F, Nariai N, Kojima K, Kawai Y, Yamaguchi-Kabata Y, Yokozawa J, Danjoh I, Saito S, Sato Y, Mimori T, Tsuda K, Saito R, Pan X, Nishikawa S, Ito S, Kuroki Y, Tanabe O, Fuse N, Kuriyama S, Kiyomoto H, Hozawa A, Minegishi N, Engel J D, Kinoshita K, Kure S, Yaegashi N, Yamamoto M.
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 6
Pages: 8018
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Adjustment of Cell-Type Composition Minimizes Systematic Bias in Blood DNA Methylation Profiles Derived by DNA Collection Protocols.2015
Author(s)
Shiwa Y, Hachiya T, Furukawa R, Ohmomo H, Ono K, Kudo H, Hata J, Hozawa A, Iwasaki M, Matsuda K, Minegishi N, Satoh M, Tanno K, Yamaji T, Wakai K, Hitomi J, Kiyohara Y, Kubo M, Tanaka H, Tsugane S, Yamamoto M, Sobue K, Shimizu A.
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Journal Title
PLoS ONE
Volume: 6
Pages: 8018
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] Towards establishing a good biobanking system, survey on utilization of resources.2015
Author(s)
Nobukuni T, Suzuki K, Ogishima S, Toda S, Kudo H, Nishijima I, Terakawa T, Arai T, Yamamoto M, Minegishi N.
Organizer
ESBB LONDON 2015
Place of Presentation
London UK
Year and Date
2015-09-29 – 2015-10-02
Int'l Joint Research
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[Presentation] Avilability of Records on Blood Collection and Transportation Influences Reliability of Omics Analysis.2015
Author(s)
Saigusa D, Katoh Y, Koshiba S, Minegishi N , Kudo H, Nishijima I, Nobukuni T, Terakawa T, Tanabe O, Yamamoto M.
Organizer
HANDSON BIOBANK 2015
Place of Presentation
Milano, Italy
Year and Date
2015-07-30 – 2015-07-31
Int'l Joint Research
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[Presentation] Assessment of ID Integrity with ABO blood typing from Questionnaire to Genomic Data in Japanese Biobank: ToMMo2015
Author(s)
Kudo H, Nishijima I, Terakawa T, Nobukuni T, Saito S, Ogishima S, Katsuoka F, Nagasaki M, Yasuda J, Minegishi N, Yamamoto M.
Organizer
ISBER (International Society for Biological and Environmental Repositories)2015 Annual meeting and exhibit
Place of Presentation
Phoenix, AZ, USA
Year and Date
2015-05-05 – 2015-05-09
Int'l Joint Research
