2018 Fiscal Year Research-status Report
アルギニンメチル基転移酵素PRMT5の異常活性による発がん機構の解明
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18K07238
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| Research Institution | University of Miyazaki |
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Principal Investigator |
市川 朝永 宮崎大学, 医学部, 助教 (80586230)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | がん / アルギニンメチル化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
NDRG2(N-myc down-regulated gene 2)は多種類のがんで不活化されるがん抑制遺伝子候補である。我々は、NDRG2がphosphataseであるPP2Aと複合体を形成し、PTENを脱リン酸化調節することによって情報伝達系を負に制御することを突き止めた。またNDRG2が多くの腫瘍で発現低下し、高リン酸化PTEN不活化によりPI3K/AKT情報伝達系の異常亢進およびがんの発症進展への関与を明らかにした(Nat Commun 2014、Can Res 2017)。さらに、NDRG2/PP2A複合体の網羅的な基質同定を行い、アルギニンメチル基転移酵素PRMT5(Protein Arginine methyltransferase 5)を同定した。NDRG2発現低下がん細胞ではPRMT5は高リン酸化が維持され、正常細胞とは異なる局在とアルギニンメチル化標的タンパク質群を新たに見いだした。
PRMT5はNDRG2発現が維持されている正常細胞では核内に偏在し、ヒストンをアルギニンメチル化しているが、NDRG2発現低下しているがん細胞では細胞質に局在し、HSP90Aと結合していた。NDRG2発現低下時のPRMT5のリン酸化部位をnano-LC/MS法から同定し、リン酸化部位の変異を作製して細胞に導入した。脱リン酸化変異置換によって基質であるHSP90Aのアルギニンメチル化が低下し、細胞増殖が抑制されアポトーシスが誘導されていた。
HSP90Aのアルギニンメチル基を同定し変異体を細胞に導入すると、シャペロン活性が低下しクライアントタンパク質の分解やそれに伴うアポトーシスを誘導していた。
NDRG2発現低下がん細胞ではPRMT5は高リン酸化され細胞質に局在し、HSP90Aをアルギニンメチル化してシャペロン活性を亢進させて、腫瘍形成に関与することが示唆された。
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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
PRMT5のリン酸化部位を同定し、NDRG2発現低下によるリン酸化によって局在およびアルギニンメチル化活性が変化していることを明らかにした。
高リン酸化PRMT5は細胞質に局在し、HSP90Aをアルギニンメチル化してシャペロン活性を亢進させ、クライアントタンパク質の安定化に寄与していることを示した。
NDRG2発現低下に伴うPRMT5異常活性、高リン酸化PRMT5が惹起するHSP90Aを含む多くの基質のアルギニンメチル化異常を解析することで腫瘍発生機構の解明、これを基盤とした阻害剤および治療診断法の開発に繋がると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
1) NDRG2発現低下によるPRMT5局在および酵素活性の検討
NDRG2発現、欠損細胞株に発現低下ベクターを導入し基質の翻訳後修飾、情報伝達系および細胞表現系を検討する。同様に、汎アルギニンメチル化阻害剤(AdOx、MTA等)、特異的PRMT5阻害剤(EPZ015666、CMP5、HLCL61等)を付加して、細胞機能の変化を検討する。
2) PRMT5によるアルギニンメチル化基質同定および機能解析
タグ付きPRMT5正常およびリン酸化部位変異体を細胞株に導入し、タグ抗体とアルギニンメチル化認識抗体(SYM10)で免疫沈降し、PRMT5結合およびアルギニンメチル化タンパク質を網羅的に同定して比較検討する。基質のアルギニンメチル化と共に他の翻訳後修飾(リン酸化、ユビキチン化、SUMO化等)についても検討する。同定された基質群の中で、発がんに関与する細胞質基質のアルギニンメチル化部位の変異(Arginine(R)→Lysine (K)またはAlanine (A))を作製し細胞株に導入して、基質の翻訳後修飾、情報伝達系、細胞局在および細胞表現系を検討する。
3) in vivo動物モデルを用いた機能解析
免疫不全マウスの皮下、腹腔、静脈または骨髄にATL患者細胞、細胞株(mock、shPRMT5)を移植し、PRMT(5)阻害剤を投与して腫瘍形成能および生存曲線を検討する。
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| Causes of Carryover |
(理由)概ね計画通りに進み、次年度に残すため
(使用計画)動物使用および物品費
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Research Products
(7 results)
