2020 Fiscal Year Annual Research Report
エレノアの液滴形成による転写活性化と乳がん再発における役割解明
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20H03520
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| Research Institution | Japanese Foundation for Cancer Research |
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Principal Investigator |
斉藤 典子 公益財団法人がん研究会, がん研究所 がん生物部, 部長 (40398235)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | ノンコーディングRNA / 液滴 / 液-液相分離 / 乳がん / エストロゲン受容体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
乳がんの70%はエストロゲン受容体（ER）を発現するER陽性型で、エストロゲン作用を阻害する内分泌療法が効果的である。しかし、長期治療中に抵抗性を獲得して再発することが問題である。再発ER陽性乳がん細胞においては、タンパク質をコードしない長鎖ノンコーディングRNAエレノアが高発現し、核内でエレノアクラウドと称する塊を形成して、がんの増殖に関わる遺伝子群を活性化する。エレノアクラウドは、RNAとタンパク質が液-液相分離という物理現象をおこした結果の「液滴構造」であると示唆されるが詳細は不明である。液相分離は、溶液の相転移現象の1つで、均一な溶液が濃度や温度などの変化によって相溶性が変化して、一相から二相状態になることをいう。液相分離で形成される液滴は、特定の立体構造をもたないタンパク質とRNAがアフィニティーは低いが多点で相互作用し、高い密度と流動性を付与するなど、既知の分子間相互作用のみでは説明不可能な「状態変化」を表すものである。本研究では、エレノアクラウドの液滴としての特徴に着目し、既知の分子相互作用だけでは説明がつかない、「液滴形成を介した効率的な転写活性化」の分子メカニズムを再発乳がんで明らかにすることを目的とする。
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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
エレノアは液滴形成を介して転写活性化の場を形成するかを明らかにするために下記の研究を行った。
（1）エレノアクラウドの形成と機能の解明
ヒトER陽性乳がん細胞株MCF7を長期にわたってエストロゲン枯渇下で培養し、エストロゲン非依存性に増殖する、すなわち内分泌療法抵抗性獲得再発乳がんを再現するMCF7-LTED細胞を樹立した。さらにこのMCF7-LTED細胞を液滴阻害剤の1,6-ヘキサンジオールで処理したところエレノアクラウドが離散し、この薬剤を洗い除くと再形成することを明らかにした。これらの過程にある細胞を用いてqRT-PCR解析を行い、エレノアクラウドの崩壊と再構築がエレノアおよびESR1 mRNAの転写にどのような影響があるかを調べた。エレノアで構成される液滴が、その近傍の転写に関わることが示唆された。
(2)エレノアに特異的に結合する因子の解析のために、エレノアに結合することが予想されるタンパク質（RNA結合タンパク質、RNAプロセッシング因子など）については、個別にノックダウンし、エレノアクラウドの形成とESR1とエレノア遺伝子の転写活性への影響を調べた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今までの研究をさらに発展させる。エレノアに特異的に結合する因子を網羅的に同定するために、RNAプルダウン実験を行う。MCF7とMCF-LTED細胞よりエレノアに特異的に結合するゲノムDNA部位の特定を試みる。エレノアが転写されるゲノム部位からどのように同じ染色体上に拡散（spread out）しているか、あるいは他の染色体上に結合するか、結合ゲノム部位間に共通な特徴があるかなどを調べる。特にMCF7とMCF-LTED細胞間で結合様式に変化のあるDNAに関しては、エレノアのゲノム相互作用が乳がんの治療抵抗性獲得による再発に寄与する可能性があるので詳細に調べる。
乳がん細胞移植マウスに関して、樹立と解析を進める。マウス個体内で生育した腫瘍について、ヘマトキシリン-エオシン染色、免疫染色、FISH解析を行い、がんの形態やERを含むマーカータンパク質の発現、さらにエレノアクラウドの形成を確認する。
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[Journal Article] Chromatin structure-dependent histone incorporation revealed by a genome-wide deposition assay2021
Author(s)
*Tachiwana, H., Dacher, M., Maehara, K., Harada, A., Seto, Y., Katayama, R., Ohkawa, Y., Kimura, H., Kurumizaka, H., *Saitoh, N.
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Journal Title
eLife
Volume: in press
Pages: in press
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Nuclear microenvironment in cancer: control through liquid-liquid phase separation.2020
Author(s)
*Nozawa, R., Yamamoto, T., Takahashi, M., Tachiwana, H., Maruyama, R., Hirota T., *Saitoh, N.
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Journal Title
Cancer Sci,
Volume: 111
Pages: 3155-3163
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Genome-wide kinetic properties of transcriptional bursting in mouse embryonic stem cells.2020
Author(s)
*Ochiai H, Hayashi T, Umeda M, Yoshimura M, Harada A, Shimizu Y, Nakano K, Saitoh N, Liu Z, Yamamoto T, Okamura T, Ohkawa Y, Kimura H, *Nikaido I
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Journal Title
Sci Adv
Volume: 6
Pages: eaaz6699
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] BRD4 promotes metastatic potential in oral squamous cell carcinoma through the epigenetic regulation of the MMP2 gene2020
Author(s)
#Yamamoto, T ., *#Hirosue, A., Nakamoto, M., Yoshida, R., Sakata, J., Matsuoka, Y., Kawahara, K., Nagao, Y., Nagata, M., Takahashi, N., Hiraki, A., Shinohara, M., Nakao, M., Saitoh, N.*, Nakayama, H.
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Journal Title
Br. J. Cancer
Volume: 123
Pages: 580-590
DOI
Peer Reviewed
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