Analysis of novel post-translational modifications in colorectal cancer

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K07656
• Research Institution: Aichi Cancer Center Research Institute
• Principal Investigator: 三城 恵美 (佐藤恵美) 愛知県がんセンター(研究所), がん病態生理学分野, 臨時職員 (00455544)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 翻訳後修飾 / 大腸がん / プロテオミクス

Outline of Annual Research Achievements

研究代表者は、大腸がんの新たな治療標的となりうる分子やシグナル伝達経路を探索するため、大腸がんマウスモデルを用いたプロテオーム解析や翻訳後修飾（Post-translational modification: PTM）解析を行ってきた。その中で、タンパク発現だけでなく、アシル化修飾が、大腸がんの初期病変である良性腺腫の段階で大きく変動していることを見出した。新規大腸がん治療法の開発を指向して、大腸がん腫瘍組織におけるアシル化修飾の変動の生物学的意義を解明することを目的としている。
マウスモデルで見つかったタンパクおよびそのPTM変化の臨床的重要性を検証し治療標的を探索するため、家族性大腸腺腫症familial adenomatous polyposis (FAP）患者の大腸腫瘍組織を用いてプロテオーム解析およびアシル化関連のPTM網羅解析を行って比較した。プロテオーム解析によって、ヒト・マウスのいずれにおいても、大腸腫瘍組織では大腸正常組織と比較して核やリボゾーム関連タンパク群の増加、ミトコンドリア関連タンパクの減少が認められ、アシル化PTM網羅解析では、アセチル化タンパクについて、ヒト・マウスに共通した変化を腫瘍組織に認めた。
大腸腫瘍形成に伴うタンパクアセチル化の変動を制御する分子を同定するため、候補分子の絞り込みを行なった。現在までに候補分子の組織局在がアセチル化修飾変化と一致すること、阻害薬によりFAP患者腫瘍由来オルガノイドや大腸がん細胞株の増殖を抑制すること、さらに候補分子のノックダウンにより大腸がん細胞株の増殖を抑制することを確認した。以上の結果から、大腸がんの多段階発がんの初期過程から変動するタンパク翻訳後修飾の解析から大腸がん治療の新規治療標的候補を同定した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

ヒトとマウスの検体について、腫瘍部と正常部についてプロテオミクスとアシル化修飾について、腫瘍部と正常部について変動を解析した。アシル化のうち、アセチル化・マロニル化・スクシニル化について変動を解析したが、特にアセチル化の変動がヒトとマウスで共通した変化を認めた。
当初は家族性大腸腺腫症モデルマウス（Apc変異マウス）を中心に解析してきたが、大腸病変の発生はWntシグナル経路の活性化により生じることから、一過的な過形成モデルマウス（βカテニン変異マウス）、さらに進行した浸潤性大腸がんモデルマウス（cis-Apc/Smad4マウス）にも拡大し解析したところ、ごく初期の病変から悪性化進展した大腸がんにおいてもアセチル化の変化は共通していて腫瘍形成に重要であることを見出した。
アセチル化を制御する可能性がある候補分子を絞り込み、阻害剤を用いてFAP患者腫瘍由来オルガノイドや大腸がん細胞株の増殖を抑制することができたため、投稿準備中である。
このため、順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

計画通りに研究を進められ、候補分子について阻害剤やsiRNAを用いた機能解析により有効な結果を得られ新規治療標的候補を同定できたところである。現在までの成果をまとめて投稿準備をしているところである。
この他にも候補分子を見出しているため、解析を進めているところである。

Causes of Carryover

コロナの影響もあり学会に行くことができなかったことなどから、差額が生じた。
その分、質量分析費や物品購入費、論文投稿用費にあてることとする。