心筋細胞特有のゲノムDNA損傷応答機構の解明

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19H03662
• Research Institution: Toho University
• Principal Investigator: 内藤 篤彦 東邦大学, 医学部, 教授 (10588891)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: DNA損傷 / DNA損傷応答 / 細胞種間差

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、非分裂細胞である心筋細胞と分裂増殖する細胞のDNA損傷応答機構の違いを明らかにし、心筋細胞特有のDNA損傷応答機構を規定するメカニズムを解明することである。
2019年度にはDNA損傷を時間的・空間的・定量的に制御する実験系として、miniSOGタンパク質を用いた光誘導性システムを構築しようと試みたが、miniSOG遺伝子産物の「リーク」、すなわち光をあてなくてもROSを産生する性質、に起因すると想定される細胞障害性のため、安定的な細胞株を構築することができなかった。
ゲノム全域にわたって散在するレトロトランスポゾンの一種であるLINE-1またはSINE-1に特異的なgRNAと誘導性のCas9およびCas9 nickaseを細胞に導入することで、再現性の高いDNA損傷を誘導するシステムの構築を試みたが、別の研究グループからも報告されているようにLINE-1に対するCRISPR/Cas9を利用したDNA損傷誘導は細胞死を強く誘導するため、研究目的にはそぐわないことが明らかになった。
2021年度には心筋細胞と非心筋細胞のDNA損傷応答機構の違いを明らかにするための薬理学的実験を行い、DNA一重鎖切断を誘導するためにcamptothecinを利用して心筋細胞と非心筋細胞に加えた後の表現型の違いについて遺伝子発現解析を通じた分析を行った。また、DNA損傷修復の際にクロマチンへのaccessibilityを変化させる因子であるSWI/SNF複合体に着目し、DNA損傷を加えた際の心筋細胞と非心筋細胞の応答の違いに関係している可能性について分析を行なっている。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

当初の計画にあった光応答システムはリークによる細胞死のため、LINE1を標的にしたDNA損傷誘導もまた強い細胞死誘導作用により、実験系として構築できなかった。現在、一番重要な目的であるDNA損傷を加えた際の心筋細胞と非心筋細胞の違いについて検証すべく、薬理学的実験およびSWI/SNF複合体に注目した実験を実施中である。

Strategy for Future Research Activity

当初の計画にあった光応答システムはリークによる細胞死のため、LINE1を標的にしたDNA損傷誘導もまた強い細胞死誘導作用により、実験系として構築できなかった。現在、一番重要な目的であるDNA損傷を加えた際の心筋細胞と非心筋細胞の違いについて検証すべく、薬理学的実験およびSWI/SNF複合体に注目した実験を実施中である。