複製ストレス応答における癌抑制因子の新機能と染色体不安定化の抑制機構の解明

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K07614
• Research Institution: Hamamatsu University School of Medicine
• Principal Investigator: 内田 千晴 浜松医科大学, 光尖端医学教育研究センター, 准教授 (60223567)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 塩谷 文章 国立研究開発法人国立がん研究センター, 研究所, ユニット長 (10627665) ; 丹伊田 浩行 浜松医科大学, 医学部, 准教授 (20336671) ; 北川 雅敏 浜松医科大学, 医学部, 教授 (50294971)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 複製ストレス / ATR / がん抑制遺伝子

Outline of Annual Research Achievements

DNA複製障害による複製フォーク進行の遅延・停止(複製ストレス)に対し、細胞応答の初期ではATR経路が活性し、複製障害が解消されるまで細胞周期を停止さ せる。しかし長時間の障害は、DNA二本鎖切断(DSB)発生-ATM経路を発動し、不完全な複製DNAをもつ細胞を排除する。これら二つの経路の制御は染色体安定性に おいて極めて重要であるが、「ATR-ATM経路の切り替えの制御因子は何か、その機能の破綻は、がん化の要因である染色体不安定化にいかに結びつくか」は明ら かではない。
申請者らは、がん抑制遺伝子産物がATRと結合し複製ストレス初期のATR活性化に寄与すること、一方で このがん抑制遺伝子産物はDSB-ATM活性化を 抑制しATRからATM経路への切り替えを妨げることを示唆する新たな知見を得た。
令和3年度は令和2年度から引き続き、複製ストレス初期のATR活性化にフォーカスし、がん抑制遺伝子産物がこれまで報告されていない分子間相互作用を介してATR活性化を正に制御することを明らかにした。がん抑制遺伝子産物と複製ストレス依存的ATR活性化因子との相互作用を、免疫蛍光染色法による画像解析や結合分子の生化学的沈降実験によって証明した。 さらに、がん抑制遺伝子産物の機能喪失により、ATR活性化の抑制、複製ストレス解消後の細胞周期進行の異常、細胞生存率の低下を観察した。がん抑制遺伝子産物の機能喪失による活性化メカニズムの破綻が、細胞の染色体異常や増殖異常を誘発することが示唆された。

Current Status of Research Progress

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

Reason

令和3年度は、複製ストレス初期のATR活性化にフォーカスし、がん抑制遺伝子産物がこれまで報告されていない分子間相互作用を介し、ATR活性化において正に関与することを明らかにした。
がん抑制遺伝子産物と複製ストレス依存的ATR活性化因子との分子間相互作用を、免疫蛍光染色法による画像解析や結合分子の生化学的沈降実験によって証明した。 さらに、がん抑制遺伝子産物の機能喪失によって、ATR活性化の抑制、複製ストレス解消後の細胞周期進行の異常と細胞生存率の低下を観察した。がん抑制遺伝子産物の機能喪失による活性化メカニズムの破綻が、細胞の染色体異常や増殖異常を誘発することが示唆された。以上の知見をまとめ、論文投稿へ進めることができた。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度は令和３年度までに得られた知見をまとめ、国際ジャーナルへ投稿し発表することを第一の目標とする。また並行して、他のATR活性化因子やATM活性化因子とがん抑制遺伝子産物との相互作用・機能相関についてもフォーカスし、既存のメカニズムとの差異、新規性についてさらに詳細な解 析を進める。

Causes of Carryover

これまで報告されていない分子間相互作用が見られたため、当初計画した実験を延期し、まずは見出した分子の免疫蛍光染色による局在や生化学的な免疫沈降実 験などを進めた。実験計画の変更により、使用額に変更が生じた。 令和4年度は、論文投稿先のreviewersから要求される追加実験を中心に、他のATR活性化因子とがん抑制遺伝子産物との相互作用の詳細な解析を進める。さらに当初計画していたATM活性化経路の解析も進める。