2021 Fiscal Year Annual Research Report
早期誘導遺伝子の継時的なヒストンコード変化を可能にする因子の探索及びその機能解析
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20H03432
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
神吉 康晴 筑波大学, 医学医療系, 研究員 (00534869)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 血管新生 / エピゲノム / ヒストン修飾 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、ヒト血管内皮細胞を用いて、高等真核生物の遺伝子転写機構を解明し、将来的な抗血管新生阻害薬、抗がん剤の開発に繋げることを目的としている。前年度までの研究で、ヒト血管内皮細胞（Human Umbilical Vein Endothelial Cells; HUVECs）に増殖因子（Vascular Endothelial Cell Growth Factor; VEGF）を加えた際に、血管新生に重要な即時誘導型転写因子の遺伝子座において、特殊なエピゲノム修飾が存在していることを見出した。更に、前年度は活性化ヒストン修飾H3K4me3に関与する因子としてPTIPを同定している。
本年度は抑制系ヒストン修飾H3K27me3, H2AK119Ubに着目した。次世代シークエンサーとクロマチン免疫沈降実験を組み合わせたChIP-seq解析を行うと、VEGF刺激前後でH3K27me3は変化しないにも関わらず、H2AK119Ubは刺激後15分において有意な減少が見られた。この結果から、血管新生遺伝子を通常状態で抑制しているのはH2AK119Ubに関わるpolycom複合体であることが示唆された。polycomb複合体には大きく6種類あるが、我々は網羅的なsiRNAを用いたスクリーニングにより、血管新生にはPCGF3複合体（PRC1.3複合体）が大きく寄与していることを見出した。そこで、PCGF3の血管内皮細胞特異的ノックアウトマウスを作成した。その血管新生を解析したところ、ノックアウトマウスは発生期血管には影響を与えず、生後のVEGF による血管新生のみが抑制され、がん増殖の遅延や病的炎症も抑制できることを明らかにした。
以上の結果をまとめ、Cell Reports誌に報告した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
今年度は、血管新生に関わる新たなエピゲノム因子であるPCGF3を同定し、in vitro, in vivoでの血管新生に重要であることを見出した。特に、将来的な創薬を視野に入れた場合、生理的な血管新生には影響を与えず、病的な血管新生を阻害するような因子の同定が重要である。本研究で見出したPCGF3は、そのノックアウトマウスの解析から、胎生期の血管新生には影響を与えず、成体の腫瘍血管新生を抑制したことから、新規抗がん剤として有力である。これらの結果を査読付き国際誌にも発表しており、実験計画としては十分な進捗であると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究は基礎医学的な側面と臨床医学的な側面を有する。臨床医学的には、既に報告したように、病的血管新生にのみ影響を与える因子としてPTIPやPCGF3を同定しているため、本研究としては既に十分な成果であると考えられる。一方で、基礎医学的な側面では、血管新生に重要な即時型誘導遺伝子の転写機構はまだ十分に解明されているとは言い難い。転写は開始だけではなく、適切なタイミングで終結することも生体の恒常性維持には重要である。本研究で用いている、HUVECsにVEGFを刺激する実験系では、刺激後わずか数分で転写された遺伝子が1時間後にはクロマチンがcloseな状態となり、一時的なVEGF不応期のような状態になる。生体においては血管新生が過剰に起こると、病的な状態を引き起こすことは、臨床で使用されている抗VEGF抗体の副作用を考えても明らかである。そこで、今年度は、VEGF刺激後の転写の終結に関与する複合体解析を次世代シークエンサー、プロテオミクスなどを行うことで明らかにしていく。
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