2018 Fiscal Year Research-status Report
低造腫瘍性を示すアフリカツメガエルのゲノム情報による原因遺伝子同定とヒトへの応用
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18K06013
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
田中 利明 東京工業大学, 生命理工学院, 助教 (40263446)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | CDK阻害因子 / 造腫瘍性 / Xenopus / CDK7 / Cyclin H / CAK / Cyclin E |
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| Outline of Annual Research Achievements |
X.laevisの低造腫瘍性の原因を探るため、本年度は、以下の項目①および②に取り組んだ。① X.laevis のゲノムの解析から Cdk7とCyclin H (Cdk7+CyclinH = CAK複合体)の両遺伝子数の割合が、X.laevis では他の動物種の半分になっていることを見出している。CAK複合体は、他の細胞周期制御因子の上流因子として細胞周期制御に対し化学量論的に働くため、遺伝子数が少ないことは細胞増殖の低下につながり得ることから、Cdk7、Cyclin H 、およびCAK複合体がX.laevisの低造腫瘍性の原因の最有力候補と考えた。そこで、低造腫瘍性にCdk7、Cyclin H、および CAK複合体の遺伝子割合が少ないことが関与する可能性を検討した。②低い造腫瘍性の原因となり得る遺伝子候補を広げるため、X.laevis遺伝子発現量のin silico比較解析を行った。
＜結果＞ ①X.laevis受精卵に対してCdk7 and/or Cyclin H の mRNA をマイクロインジェクションすることで存在量を増やした際に、X.laevis の細胞周期の回転速度が癌細胞のように早くなり得るかどうかどうかを調べ、Cdk7およびCyclin H遺伝子数が半減していることの機能的意義の検討を行った。Mock, Cdk7単独、Cyclin H単独、Cdk7+Cyclin Hコンビネーションの各々のmRNA を調製して受精卵にマイクロインジェクションし、各導入胚の経時的な割球の大きさから分裂速度・タイミングを検討したところ、どのmRNA 導入杯についても割球の大きさに有為な差は認められなかった。このことから、Cdk7とCyclin Hの両遺伝子量の半減は X.laevisで特異的に低いものの、 Xenopus の低造腫瘍性に直接関与しているとは考えにくいと結論した。② X.laevis遺伝子発現量のin silico比較解析を行った結果、X.laevisで特異的な動きを示す Cyclin E1 を見出した。
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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
研究実施計画において CDK 阻害因子以外の低造腫瘍性原因の最有力候補として考えていたCdk7とCyclin H (Cdk7+CyclinH = CAK複合体)についての解析を完了した。また、時間と労力を要する発現遺伝子のin silico比較解析を進め、新たな候補としてCyclin E1を見出したことから、研究計画は大凡順調に進展しているといえる。一方、研究実施計画においてはX.laevisのp21CIP1 変異体および p27XIC1のcDNA クローニングと解析を含めていたが、時間的な都合から今年度は実施を延期した。これは、in silico解析により新たに Cyclin E1を見出したことから、その解析を優先したためである。
Cyclin Eは体細胞周期のG1期に発現してS期に減少し、CDK の活性制御を通して G1/S 期の制御を担っていることが広く知られている、一方、Cyclin E1はX.laevis の母性因子として受精卵に多量に保持されており胞胚中期から急激に減少するが、その機能は不明のままである。本年度実施したin silico遺伝子発現解析により、胞胚中期から急激に減少して低いレベルにあるCyclin E1が、尾芽胚頃となるst35以後から再度発現量が急激に上がっていることも見出した。このことから母性因子と考えられているCyclin E1が、Xenopus では体細胞においても機能を有する可能性が考えられた。X.laevis のCyclin E1についての知見は1995年に報告されて以来、20年以上も未解明のままとなっており、本研究による再発見が機能解明につながることも期待できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の研究結果をうけ、今後の研究においては、まずCyclin E1についての解析を継続する。具体的には、①Cyclin E1変異体作成による機能解析、②Cyclin E1結合因子の探索、を引き続き行う。また、③in silico比較解析などを継続し、さらに他の細胞周期制御因子の関与の可能性も探る。本年度に延期した当初計画 ④p21CIP1 変異体および p27XIC1のcDNA クローニングについても順次進めており、クローニングに成功次第、機能解析を実施する。これらの研究実施について研究補助員を雇用することで速やかに計画を遂行する。これらの結果、X.laevis の低造腫瘍性に係わり得ると可能性が考えられた因子について、ヒト癌細胞の増殖への影響を調べていく。
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| Causes of Carryover |
本年度研究計画において、速やかな研究遂行のために研究補助員を雇用したが、当初予定よりも雇用時間数を少なく抑えられたため、次年度使用額が生じた。次年度は特に、共通機器の利用と研究補助員の雇用により研究を効率的に進める計画となっているため、次年度使用額は、研究遂行に必要となる共通機器・共通施設の使用料金とそれに伴う消耗品代、および、研究補助員の雇用費にあてる予定となっている。
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