2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Targeting therapy for centrosome dysregulation in cancer
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19H03493
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
千葉 奈津子 東北大学, 加齢医学研究所, 教授 (50361192)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉野 優樹 東北大学, 加齢医学研究所, 助教 (60755700)
大塚 慧 東北大学, 加齢医学研究所, 助教 (20772437)
城田 松之 東北大学, 医学系研究科, 講師 (00549462)
渡部 剛 東北医科薬科大学, 医学部, 准教授 (70451573)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 中心体 / がん関連分子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
中心体は微小管形成中心として機能し、分裂期には紡錘体極として娘細胞への均等な染色体分配を担う。中心体の数や構造の異常は染色体分配に異常を来たし、発がんの原因になる。一方、中心体の異常は正常細胞にはない明らかながんの特徴で、がんの診断や治療の標的として有望である。遺伝性乳がん・卵巣がん症候群の原因遺伝子産物であるBreast Cancer 1 (BRCA1)は、従来DNA修復能が注目されてきたが、我々はBRCA1結合分子Obg-like ATPase 1 (OLA1)やReceptor for activated C kinase (RACK1)を同定し、これらがBRCA1とその結合分子であるBARD1とともに中心体複製を制御し、それらの機能破綻が中心体数を増加させ、発がん機構に関与することを明らかにしてきた。
本研究では、BRCA1とこれらの関連分子による中心体制御機構をさらに詳細に解析した。また、BRCA1とその関連分子の異常による組織特異的な発がん機構に関しては、Ola1ノックアウトマウスを用いて、これらの異常がどのように組織特異的な発がんを引き起こすのかについても解析を進め、女性ホルモンの中心体への影響について解析した。さらに、中心体を標的とした新しいがん治療法の開発を目指して、中心体のDNA損傷応答について、特にBRCA1の機能に着目して解析した。その結果、BRCA1の中心体内での局在の詳細と、その局在部位から類推した中心体内の分子との新たな相互作用が明らかなった。また、女性ホルモンがBRCA1の中心体局在に影響することも明らかになった。さらに、中心体のDNA損傷応答において、BRCA1のリン酸化が重要で、BRCA1が核から中心体へのシグナル伝達を担っていることが明らかになった。
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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
BRCA1とその関連分子による中心体制御機構の解析に関しては、超解像顕微鏡を用いてBRCA1とその関連分子の時空間的中心体局在を詳細に解析し、BRCA1が中心小体の基底部に局在し、同部位に局在することが知られる複数の中心体タンパク質と相互作用することを明らかにした。また、がんで高発現するBARD1 isoformの乳がん細胞での高発現により、中心小体の長さの制御因子の発現量が上昇し、中心小体が異常伸張し、中心体数が増加することを明らかにした。さらに、Aurora A によるOLA1の制御機構について解析し、Aurora AのN末端領域がOLA1のC末端領域をユビキチン化することと、Aurora Aのキナーゼ活性はこのユビキチン化に抑制的に働くことを明らかにした。
また、BRCA1とその関連分子の異常による組織特異的な発がん機構についての解析については、Ola1ノックアウトマウスをリンパ腫発症率が高いC57BL/6系統から、乳がんを発症しやすいC3H/He系統への戻し交配を進めた。
さらに、中心体のDNA損傷応答機構について解析し、DNA損傷後の中心体数の増加には、BRCA1のDNA損傷後のリン酸化が重要であることを明らかにした。また、BRCA1の2つの領域がAurora Aと直接結合し、BRCA1がDNA損傷後のAurora Aの中心体局在を制御し、さらにPLK1の中心体局在を制御することを明らかにした。
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| Strategy for Future Research Activity |
BRCA1とその関連分子による中心体制御機構の解析に関しては、同定した新たな中心体分子が、中心小体の結合に関与する分子であったことから、BRCA1がこれらの機能に関与しているかどうかをさらに解析し、この機能へのOLA1、RACK1の機能もさらに解析していく。また、BARD1 isoformの中心小体の伸張に関する機能について、さらに解析し、発がん機構への関与についても解析を進める。Aurora A によるOLA1のユビキチン化について、精製タンパク質を用いた実験を加えていく。また、Aurora Aのキナーゼ活性の影響についての解析を進め、Aurora A によるOLA1のユビキチン化の生物学的意義の解明もめざす。
BRCA1とその関連分子の異常による組織特異的な発がん機構に関しては、Ola1ノックアウトマウスの腫瘍発生への女性ホルモンの影響を中心体異常の変化も含めて解析する。また、乳がん細胞を用いて、中心体の複製機構における女性ホルモンの影響についてさらに解析する。
中心体のDNA損傷応答機構については、BRCA1によるAurora Aの制御機構が明らかになったため、OLA1、RACK1の機能についても解析を進める。また、DNA損傷後にはATM、ATR、CHK2によりBRCA1がリン酸化することが明らかになっているが、中心体への局在にはどのキナーゼが重要であるかを明らかにする。さらに、新しい中心体標的療法の開発を目指して、中心体数が増加した細胞の多極紡錘体形成を抑制するクラスタリング阻害薬とDNA傷害性薬剤を併用した際の中心体の状態について解析する。
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[Journal Article] RACK1 regulates centriole duplication by controlling localization of BRCA1 to the centrosome in mammary tissue-derived cells.2019
Author(s)
Yoshino Y, Qi H, Kanazawa R, Sugamata M, Suzuki K, Kobayshi A, Shindo K, Matsuzawa A, Shibata S, Endo S, Miyanishi Y, Shimaoka T, Ishioka C, Kanno S, Yasui A, and Chiba N.
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Journal Title
Oncogene
Volume: 38(16)
Pages: 3077-3092
DOI
Peer Reviewed
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