Study on novel mechanism of breast cancer development by modulation of mitochondrial control

2019 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K19473
• Research Institution: Tokyo Medical and Dental University
• Principal Investigator: 三木 義男 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 教授 (10281594)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 砂田 成章 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 助教 (70807677)
• Project Period (FY): 2018-06-29 – 2020-03-31
• Keywords: ミトコンドリア / マイトファジー / BRCA1, BRCA2 / Mfn

Outline of Annual Research Achievements

ミトコンドリアは、動的制御機構により分裂・融合を繰返しダイナミックに形態を変化させながら、多彩な機能を発揮している。また、高度な損傷を受けるとマイトファジーにより処理される。遺伝性乳がん原因遺伝子産物BRCA1、BRCA2を含む分子群が、このマイトファジー経路で機能することが新しく報告された。そこで、これらの知見を基軸に、BRCAによるミトコンドリア制御機構の解明に挑戦し、ミトコンドリア制御機能不全による乳がん発症の新規メカニズムの探究を進めた。培養細胞をミトコンドリア損傷剤で処理し、その細胞質内のBRCA1またはBRCA2に結合するミトコンドリア関連分子を、質量分析法を主とした解析により検出した。FLAG-BRCA1・2 の強制発現系を用い細胞質を分画、抗FLAG抗体によるBRCA2の免疫沈降物を質量分析法で解析し相互作用分子を探索した結果、ミトコンドリア外膜に存在するMfnとBRCA2との相互作用を確認した。Mfnは分裂と融合を繰り返すミトコンドリアダイナミクスにおいて融合を主導し、また、ミトコンドリア損傷時にマイトファジーの実行のため、ユビキチンリガーゼParkinにより自身がユビキチン化されオートファゴソーム膜を誘導するマーカーとしても機能する。次に、GFP（緑）とRFP（赤）でミトコンドリアを標識し、ミトコンドリアの細胞内における融合（黄色に変化）を観察・解析する系を構築し、この系を用いて BRCA2の発現及び発現抑制が融合機能に与える影響を解析した。現在、Mfnと結合するBRCA2領域の検討により、BRCA2内のミトコンドリア制御機能ドメインを決定し、その領域に存在する乳がん誘発BRCA2変異をBIC databaseから検索、その変異を細胞内BRCA2に導入し、ミトコンドリア制御機能の変調の観察を進めている。

Research Products

• [Journal Article] Estradiol/GPER affects the integrity of mammary duct-like structures in vitro. (2020)
  • Author(s): Deng Y, Miki Y, Nakanishi A.
  • Journal Title: Sci Rep. Volume: 10 Pages: 1386
  • DOI: 10.1038/s41598-020-57819-9.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Identification of two novel breast cancer loci through large-scale genome-wide association study in the Japanese population. (2019)
  • Author(s): Low SK, Chin YM, Ito H, Matsuo K, Tanikawa C, Matsuda K, Saito H, Sakurai-Yageta M, Nakaya N, Shimizu A, Nishizuka SS, Yamaji T, Sawada N, Iwasaki M, Tsugane S, Takezaki T, Suzuki S, Naito M, Wakai K, Kamatani Y, Momozawa Y, Murakami Y, Inazawa J, Nakamura Y, Kubo M, Katagiri T, Miki Y.
  • Journal Title: Sci Rep. Volume: 9 Pages: 17332
  • DOI: 10.1038/s41598-019-53654-9.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Non-V600E BRAF mutations and EGFR signaling pathway in colorectal cancer. (2019)
  • Author(s): Osumi H, Shinozaki E, Wakatsuki T, Suenaga M, Ichimura T, Ogura M, Takahari D, Ooki A, Suzuki T, Ota Y, Nakayama I, Chin K, Miki Y, Yamaguchi K.
  • Journal Title: Int J Cancer. Volume: 145 Pages: 2488-2495
  • DOI: 10.1002/ijc.32320.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 遺伝性腫瘍 遺伝子バリアント解釈の問題点 (2019)
  • Author(s): 三木 義男
  • Journal Title: 腫瘍内科 Volume: 24 Pages: 370-377
• [Presentation] 遺伝性乳がんの分子標的治療－現状と将来展望－ (2019)
  • Author(s): 三木義男、中西 啓
  • Organizer: 第119回日本外科学会定期学術集会
  • Invited
• [Presentation] Familial Cancer - Molecular Basis and its Implications for Clinical Practice - (2019)
  • Author(s): Yoshio Miki
  • Organizer: the 78th Annual Meeting of the Japanese Cancer Association
  • Invited
• [Presentation] BRCA VUSに対する機能的評価の取り組み (2019)
  • Author(s): 三木義男
  • Organizer: 第 27 回 日本乳癌学会学術総会
  • Invited
• [Presentation] ゲノム情報を基盤としたこれからの乳がん治療 (2019)
  • Author(s): 三木義男
  • Organizer: 第 27 回 日本乳癌学会学術総会
  • Invited
• [Presentation] BRCA1 and BRCA2 responsible for HBOC: molecular mechanisms and clinical impact in cancer therapy (2019)
  • Author(s): Yoshio Miki
  • Organizer: Academic Session, National Institute of Genomic Medicine, Mexico
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] BRCA1 and BRCA2 responsible for HBOC: molecular mechanisms and clinical impact in cancer therapy (2019)
  • Author(s): Yoshio Miki
  • Organizer: 6th Annual Meeting, DEL COLEGIO MEXICANO PARA, LA INVESTIGACION DEL CANCER
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Remarks] 東京医科歯科大学 難治疾患研究所 分子遺伝分野
  • URL: http://www.tmd.ac.jp/mri/mgen/index.html