2019 Fiscal Year Annual Research Report
Relationship between cancer cell-specific reduction of chromosome oscillation and chromosomal instability
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18H02434
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
田中 耕三 東北大学, 加齢医学研究所, 教授 (00304452)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 癌 / 細胞・組織 / 染色体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、不明な点が多いがん細胞の染色体不安定性の要因として、申請者らが独自に見出した紡錘体中央での染色体反復運動（オシレーション）の低下に着目し、その原因およびこれが染色体不安定性をひき起こす機構について明らかにすることを目的とする。染色体と紡錘体微小管の結合に関与するキネトコア分子Hec1のAurora Aキナーゼによるリン酸化と、染色体オシレーションが相互に依存するという知見に基づき、令和元年度には以下のような成果を得た。
1. Aurora A にauxin添加によって分解誘導可能なAIDタグを付加したRPE-1細胞を用いて、Hec1のリン酸化と染色体オシレーションがAurora BでなくAurora Aに依存することを確認した。
2. これまでに検討した55番目のセリンのリン酸化に加え、最近オシレーションとの関連が報告された69番目のセリンのリン酸化について検討を行ったところ、両方のセリンのリン酸化がHec1のリン酸化と染色体オシレーションに重要であることがわかった。
3. TPX2と結合できないために紡錘体に局在できないAurora A変異体は、内在性のAurora Aを分解した際にHec1のリン酸化およびオシレーションを回復できなかったことから、紡錘体に局在するAurora Aがこれらに寄与することが示唆された。
4. がん細胞株でモーター分子MCAKやKIF18Aの活性を制御して染色体オシレーションを増強させると、染色体不安定性が改善したことから、染色体オシレーションの程度が染色体不安定性に関与することが示唆された。
5. 平成30年度に構築した数学的モデルを発展させ、染色体オシレーションを減弱させると染色体不安定性が増大することを再現することに成功した。
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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
当初計画していた全ての研究項目について、予定通りの成果を得ることができた。
まず、1. Aurora A, Bのコンディショナルノックアウト細胞を用いて、Hec1のリン酸化と染色体オシレーションがAurora BでなくAurora Aに依存することを確認した。
次に、2. Aurora AによるHec1のリン酸化部位の同定については、55番目のセリンのリン酸化に加えて、69番目のセリンのリン酸化もHec1のリン酸化と染色体オシレーションに関与するという興味深い結果を得た。
3. 紡錘体上でのAurora A活性の分布の検討については、Aurora Aの紡錘体への局在に関与するTPX2と結合できないAurora A変異体を用いて、紡錘体に局在するAurora AがHec1のリン酸化と染色体オシレーションに寄与することを明らかにすることができた。
4. 染色体オシレーションと染色体不安定性との関連の解明については、がん細胞株で染色体オシレーションを増大させると、染色体不安定性の指標であるメロテリック結合の頻度や微小核の出現頻度が低下することがわかった。
5. 染色体オシレーションの数学的モデルの構築については、染色体オシレーションとHec1のリン酸化や動原体と微小管の誤った結合との関連をシミュレートする数学モデルにより、染色体オシレーションを減弱させると染色体不安定性が増大することを再現することに成功した。以上より、おおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度の研究成果に基づき、今年度は以下のように研究を推進する。
1. Aurora A, Bのコンディショナルノックアウト細胞での検討：Aurora A, B にAIDタグを付加したRPE-1細胞で、Aurora A, Bの発現を抑制した際のメロテリック結合の頻度や微小核の出現頻度を検討する。
2. Aurora AによるHec1のリン酸化部位の同定：これまでに55番目のセリンのリン酸化について検討したのと同様に、69番目のセリンのリン酸化についても正常細胞株とがん細胞株での分裂中期におけるリン酸化レベルを比較する。
3. Hec1のリン酸化と染色体オシレーションに寄与するAuorora Aの局在の検討：Hec1の69番目のセリンのリン酸化については、セントロメアに局在するAurora Aの関与が報告されていることから、Aurora Aのセントロメアへの局在に関与するINCENPを発現抑制した際のHec1の55番目のセリンのリン酸化レベルを検討する。
4. 染色体オシレーションと染色体不安定性との関連の解明：染色体オシレーションに関するAurora A, TPX2やモーター分子MCAK, KIF18Aなどの発現量や局在を、正常細胞株とがん細胞株で比較し、両者における染色体オシレーションの違いを生み出す原因を検討する。
5. これまでの研究成果を論文としてまとめ、発表する。
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[Journal Article] Cdc7 kinase stimulates Aurora B kinase in M-phase2019
Author(s)
Ito S, Goto H, Kuniyasu K, Shindo M, Yamada M, Tanaka K, Toh GT, Sawa M, Inagaki M, Bartek J, Masai H.
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Journal Title
Sci Rep
Volume: 9
Pages: 18622
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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