Essential role of poly(ADP-ribosyl)ation in pluripotent stem cells

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K07041
• Research Institution: Kobe Gakuin University
• Principal Investigator: 竹橋 正則 神戸学院大学, 栄養学部, 教授 (10378862)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: ポリ(ADP-リボシル)化 / PARP / 多能性幹細胞 / PARP阻害剤

Outline of Annual Research Achievements

PARPはDNA一本鎖切断が生じると活性化され、標的タンパク質をポリ(ADP-リボシル)化（PAR化）することで、DNA修復に関わることが知られている。PAR化を抑制するPARP阻害剤が、最近、抗がん剤として承認され注目されている。我々はこれまで、通常の培養下で体細胞に比べPAR化が亢進状態である組織幹細胞では、PAR化の抑制によって増殖抑制や細胞死が起こることを見出した。本研究の目的は、同様にPAR化が亢進していることを明らかにしたマウス多能性幹細胞において、そのPAR化の役割を明らかにすることである。これによって幹細胞間での共通性を明らかにし、幹細胞におけるPAR化の役割を深く理解することができる。
初年度の研究から、PARP阻害剤がマウスES細胞の増殖を抑制し、細胞死を誘導することを明らかにした。この研究に用いたPARP阻害剤はPARP1およびPARP2に対して阻害効果があるため、この影響がどちらのPARPに対する阻害（もしくは両方）によるものかをを確かめるため、shRNA発現レンチウイルスベクターを用いて、PARP1およびPARP2の発現を抑制したES細胞を用いて解析した。さらに、ポリ(ADP-リボシル)化の分解に関わるポリ(ADP-リボース)グリコヒドラーぜ（PARG）の発現を抑制したES細胞も解析した。比較的、PARP1の発現抑制が阻害剤の効果と類似している傾向はあったが、さらに詳細な解析が必要である。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

マウスES細胞を用いた解析は概ね予定通り実施できたが、iPS細胞とmGS細胞についての解析が少し遅れている。

Strategy for Future Research Activity

マウスES細胞については、shRNA発現レンチウイルスベクターによってPARP1、PARP2およびPARGを発現制御した細胞の詳細な解析を進める。さらに、マウスES細胞でこれまで実施した、PARP阻害剤の細胞増殖、p53の活性化やアポトーシス誘導への影響、PARP関連遺伝子の発現制御細胞を用いた実験など、一連の解析をマウスmGS細胞およびiPS細胞でも実施する。これらの結果をもとに、多能性幹細胞におけるポリ(ADP-リボシル)化の働きの共通性と、由来の異なる多能性幹細胞によって働きに違いがあるかどうかを明らかにする。
これらの解析を総合的に評価し、多能性幹細胞におけるポリ(ADP-リボース)代謝の役割についてその知見をまとめ、学会や論文で発表する準備を進める。

Causes of Carryover

2年目開始時から所属機関を移動したことで、研究設備等の環境が変わった。研究に必要な機械を使用できるための費用として次年度使用額が必要である。その費用に加え、細胞培養、一般研究用試薬、培養用のプラスチック器具などの消耗物品費として使用する。さらに、成果発表のための旅費などに使用する予定である。