2021 Fiscal Year Research-status Report
The role of nuclear actin filaments in cancer cells
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18K06231
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| Research Institution | Konan University |
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Principal Investigator |
川内 敬子 甲南大学, フロンティアサイエンス学部, 准教授 (40434138)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岩根 敦子 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, チームリーダー (30252638)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 抗がん剤 / p５３ / アクチン / 核 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
がん細胞が成育する基質の硬さは、抗がん剤感受性に影響を及ぼす。これまでの研究で、細胞の生育している基質が柔らかいと、癌抑制遺伝子産物p53の活性は低くなるために抗がん剤ドキソルビシンに対する感受性が低下することを証明してきた。さらにこの際に、核質全体に太い束状のアクチン線維（以後、核アクチンファイバー）の形成が誘導されることを見出した。本研究では、この核アクチンファイバーの機能および形成分子機構を解明する。本研究の成果は、がんの薬剤耐性機構への理解が大きく深化し、学術的にもインパクトが高いことはもちろんのこと、化学療法の効果を高める革新的ながん治療法の開発につながる。
核アクチンファイバーの形成をp53が抑制することを明らかにしていたが、本年度はその分子機構の解明を試み、p53の下流で働くプロテアーゼのカスパーゼが核アクチンファイバーの形成を阻害していることを突き止めた。さらに、核アクチンファイバーの形成に関わるカスパーゼの基質となるタンパク質を同定するため、カスパーゼの基質として報告されているアクチン重合に関わる分子に対するノックダウンを行った。その結果、ゲルソリンのノックダウンを行うと、p53野生型を発現している細胞においても抗がん剤刺激時に核アクチンファイバーの形成が見られた。また、p53欠損細胞においてゲルソリンのカスパーゼ切断断片を過剰発現させると核アクチンファイバーの形成が抑制されることを明らかにした。したがって、p53はカスパーゼによるゲルソリンの切断を誘導することで、抗がん剤による核アクチンファイバーの形成を阻害していると考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
今年度は、抗がん剤刺激で誘導される核アクチンファイバーの形成に関わる分子の同定を目的に、種々の阻害剤やsiRNAを用いた解析を行い、これまでに挙げていた候補タンパク質の絞り込みを行った。核アクチンファイバー形成にはp53の機能欠損が重要である。一方、p53の野生型を発現している細胞においてもアポトーシス誘導時に活性化されるカスパーゼに対する阻害剤存在下で抗がん剤処理すると、核アクチンファイバーの形成が誘導されることを明らかにした。p53はBaxやNoxaなどのタンパク質の発現を介して強力にカスパーゼの活性化を引き起こすことが知られている。したがって、p53欠損細胞ではカスパーゼによる核アクチンファイバーの形成阻害が引き起こらないものと考えられる。次に、核アクチンファイバーの形成に関わるカスパーゼの基質となるタンパク質を同定するため、カスパーゼの基質として報告されているアクチン重合に関わる分子に対するノックダウンを行った。その結果、ゲルソリンのノックダウンを行うと、p53野生型を発現している細胞においても抗がん剤刺激時に核アクチンファイバーの形成が見られた。また、p53欠損細胞においてゲルソリンのカスパーゼ切断断片を過剰発現させると核アクチンファイバーの形成が抑制されることを明らかにした。したがって、p53はカスパーゼによるゲルソリンの切断を誘導することで、抗がん剤による核アクチンファイバーの形成を阻害していると考えられる。
以上のように、核アクチンファイバー形成の分子機構の解明は順調に進んだが、今年度行う予定であった核の硬さの計測や核アクチンファイバーの構造解析は、COVID-19 感染拡大の影響で出張が制限されたため、実験を進めることができなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
核アクチンファイバーが及ぼす核の力学特性（硬さや弾性力）の計測や構造解析を進める。核の力学特性においては研究協力機関である遺伝学研究所で行う予定であり、構造解析においてはこれまで行った構造解析の結果から最終イメージを取得する必要があるため、共同研究者の下で行う必要がある。しかしながら、今後もCOVID-19 感染拡大の影響で出張や訪問が制限される可能性がある。その場合には、ゲルソリンのノックダウンやカスパーゼ切断断片の過剰発現がDNA損傷や細胞死に対して及ぼす影響を調べることで核アクチンファイバーの機能を明らかにし、本研究を完遂させる。
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| Causes of Carryover |
今年度行う予定であった核の硬さの計測や核アクチンファイバーの構造解析は、COVID-19 感染拡大の影響で出張が制限されたため、実験を進めることができなかった。そこで、これまでの研究結果をまとめて論文を投稿したが、受理には至らず、論文掲載料として確保している費用が残ったため。
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