2018 Fiscal Year Annual Research Report
グループＳＵＭＯ化によるゲノムとプロテオームの損傷応答
| Project/Area Number |
17H01878
|
|---|
| Research Institution | Kumamoto University |
|---|
Principal Investigator |
斉藤 寿仁 熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 教授 (50211925)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | プロテオスタシス / DNA損傷 / PMLボディー / 核小体 / SUMO / ユビキチン / プロテアソーム / 微小核 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
タンパク質の品質管理（プロテオスタシス）とDNA損傷応答は一見すると質的に異なる生体応答に見えるが、それぞれの制御にSUMO-ubiquitin-proteasome（SUP）経路が共通して関わることが知られている。このことは、SUPによる翻訳後修飾系が2つの応答を細胞内でどの程度活性化あるいは抑制化するのか、そのバランス制御の役割を有していることを示唆している。本研究ではヒトの培養細胞を転写阻害剤アクチノマイシンD、翻訳阻害剤ピューロマイシン、そしてプロテアソーム阻害剤MG132を単独、あるいは組み合わせて細胞に投与することで、タンパク質とゲノムDNAの品質管理のバランス制御を破綻させ、その結果生じる未成熟ポリペプチド鎖の集積やアミロイドタンパク質の集積を解析し、SUPのプロテオスタシスとゲノムDNAの品質管理における役割を解析した。その結果、変性タンパク質が核小体やPMLボディーに観察され、PMLボディーにはSUMO-2/3やポリユビキチン鎖の集積が観察されたが、核小体には観察されなかった。核小体やPMLボディーといった核内の膜のない分子集合体は、液－液層分離による液体ドロップレットとしてふるまうことが知られている。このことから、核内におけるプロテオスタシス制御において、SUP経路が関与する場合と関与しない場合があり、それによって液層分離の状態が区別・制御される可能性が推定された。また、DNA損傷応答へのSUP経路の割り振りを解析する過程で、微小核（micronucleus）の形成に関する研究も開始した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
SUMO-ubiquitin-proteasome（SUP）経路とタンパク質とゲノムDNAの品質管理を乱すと、細胞の構造が大きく変化する。微小核や多核を形成させる実験系を確立して、そうした実験系でも解析を行った。転写阻害剤アクチノマイシンD、翻訳阻害剤ピューロマイシン、そしてプロテアソーム阻害剤MG132を単独、あるいは組み合わせて細胞に投与することで、タンパク質とゲノムDNAの品質管理のバランス制御を解析した。微小核は近年、chromothripsisといったゲノムの大規模再編の反応に関わることが示されることから、こうした大規模ゲノム再編の現象をプロテオスタシスの観点からも解析できると考えられる。
|
| Strategy for Future Research Activity |
SUMO-ubiquitin-proteasome（SUP）経路とタンパク質とゲノムDNAの品質管理に着目した研究を続けているが、その中で、細胞の構造が大きく変化することで、SUPの役割も大きく異なってくると推定された。ヒトの培養細胞の間期の状態のみならず、分裂期を調節することで、核構造を大きく変化させる系が構築されつつある。微小核や多核を形成させる実験系である。細胞構造を大きく変化させたうえで転写阻害剤アクチノマイシンD、翻訳阻害剤ピューロマイシン、そしてプロテアソーム阻害剤MG132を単独、あるいは組み合わせて細胞に投与することで、タンパク質とゲノムDNAの品質管理のバランス制御を解析する実験系が開発されつつある。微小核は近年、chromothripsisといったゲノムの大規模再編の反応に関わることが示され、核の境界構造の破綻がその原因とされる。SUPも核の辺縁部に集積することが観察されることから、こうした核構造を変化させる実験系でSUP関連のシグナルを解析を解析することが重要で、その実験系が確立されつつある。
|
