2018 Fiscal Year Annual Research Report
核小体の完全性を保証する新たなストレス応答機構の解明とがん治療への応用
| Project/Area Number |
17J05291
|
|---|
| Research Institution | Kagoshima University |
|---|
Principal Investigator |
川畑 拓斗 鹿児島大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC1)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-26 – 2020-03-31
|
| Keywords | 核小体ストレス応答 / 細胞分裂 / p53 / 蛍光レポーターシステム / M期阻害剤 / Aurora Bキナーゼ阻害剤 / 分裂監視機構 / がん治療戦略 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
リボソームを構築する場である核小体の機能維持は、適切なタンパク質合成に必須である。近年、rRNAの合成阻害や、rRNAのプロセシング阻害、リボソーム蛋白質のアンバランスといった核小体機能の異常は核小体ストレス応答を引き起こし、細胞の増殖を抑制することが分かってきた。
核小体機能に異常が生じると、核小体内に局在しているリボソーム蛋白質L11 (RPL11) が核質に移行し、核質領域にあるE3ユビキチンリガーゼ、MDM2に結合する。その結果、MDM2の機能が阻害されMDM2によって分解を受けていた癌抑制因子、p53が安定化および活性化することによってアポトーシスや細胞周期の停止が誘導される。このようなメカニズムで核小体ストレス応答が起こることが分かっているものの、生体内ダイナミクスは未だ明らかにされていない。
我々は、核小体ストレス応答に特異的であるRPL11とMDM2の結合に着目し、タンパク質間の相互作用を蛍光輝点として検出可能なFluoppi法を用いて、核小体ストレス応答を簡易的に検出できるレポーターシステムを構築した。このシステムを用いることにより、分裂異常を起こした癌細胞は、核小体ストレス応答を示すことを発見した。このことから、核小体ストレス応答は分裂異常の監視を担う重要なストレス応答機構であると考えられた。
今回、我々は微小管重合/脱重合の阻害剤およびAurora Bキナーゼの阻害剤が、RPL11依存的に癌細胞の増殖を抑制すること、また癌細胞は分裂異常によって複数の微小核を形成し、その内、核小体の構造異常を示す微小核で、p53の発現増加がみられることを明らかにした。
分裂異常と癌は密接に関わっていることから、核小体ストレス応答による分裂異常監視メカニズムの解明は、がんの予防や治療に対して大きく貢献すると考えられる。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまで、核小体ストレス応答が生体の恒常性維持や腫瘍化進展の抑制に重要であることが分かっているものの、核小体ストレス応答の生体内ダイナミクスは未だ不明である。
我々は核小体ストレス応答を簡易的かつ定量的に検出可能な蛍光レポーターシステムを構築し、このシステムを用いて、核小体ストレス応答を誘導する未知因子の探索を行った。その結果、PaclitaxelやVinblastine、Nocodazoleといった微小管の重合/脱重合を阻害することによって分裂異常を引き起こす細胞分裂 (M期) 阻害剤が核小体ストレス応答を誘導することが特定された。M期阻害剤の処理によって分裂異常を起こし、微小核を形成した癌細胞は、レポーター活性を示し、核小体ストレス応答の誘導に必須な因子であるRPL11依存的に増殖が抑制されることが明らかになった。
今回、我々は上記のM期阻害剤に加え、新たにAurora Bキナーゼ (細胞分裂に関与するタンパク質) の阻害剤Barasertibを用いて、微小管の重合/脱重合以外の分裂異常によっても核小体ストレス応答が誘導されるかどうかの検討を行った。その結果、Aurora Bキナーゼの阻害によっても、癌細胞は微小核を形成し、RPL11依存的に増殖が抑制されることが分かった。さらに、蛍光免疫染色法を用いた検討から、形成された複数の微小核の内、核小体の再構築に失敗した微小核で、癌抑制因子p53の発現増加がみられることを明らかにした。現在、Paclitaxelで処理された正常細胞においても、微小核が形成されることが分かっており、研究はおおむね順調に進んでいると思われる。
今後、核小体ストレス応答による分裂異常監視メカニズムのさらなる解明が期待される。
|
| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究結果から、微小管重合/脱重合の阻害剤やAurora Bキナーゼの阻害剤で処理された癌細胞は、分裂異常により複数の微小核を形成し、その内、核小体の再構築に失敗した微小核でp53が活性化し、細胞増殖が抑制されると考えられた。また、正常細胞である乳腺上皮細胞株MCF10A細胞においても、Paclitaxel処理による分裂異常によって複数の微小核が形成されることが明らかになった。しかし、他の分裂阻害剤、VinblastineやNocodazole、Barasertibで処理された正常細胞においても微小核が形成されるか、また、形成された微小核の内、核小体の再構築に失敗した微小核でp53の発現増加がみられるか、RPL11依存的に細胞の増殖が抑制されるかは不明である。
したがって、今後の研究の推進方策として、蛍光免疫染色法によってVinblastine、Nocodazole、Barasertibで処理したMCF10A細胞においても、微小核の形成がみられるか、核小体の構造異常を示す微小核でp53の発現増加がみられるかを検討する。また、siRNAを用いて核小体ストレス応答に必須な因子であるRPL11をノックダウンしたMCF10A細胞は、RPL11がノックダウンされていないコントロール群の細胞に比べて、分裂阻害剤による細胞増殖抑制に抵抗性を示すか、p53タンパク質の発現増加の減弱がみられるかを検討する。
さらに、個体レベルでの検討を行うため、核小体ストレス応答を蛍光輝点として検出可能なレポーターマウスを作製する。
上記の研究に加え、近年、胃癌の標準治療薬として用いられている5-FUが核小体ストレス応答を誘導することが報告されたことから、核小体ストレス応答に重要な因子であるRPL11が胃癌の5-FUに対する治療感受性マーカーになるかを検討する。
|
Research Products
(4 results)
