2022 Fiscal Year Research-status Report
DNA損傷時のエピゲノム修復における長鎖非翻訳RNAの役割と発がんへの関与
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20K20598
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
近藤 豊 名古屋大学, 医学系研究科, 教授 (00419897)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
飯島 健太 浜松医科大学, 光尖端医学教育研究センター, 研究技術職員 (20565626)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2024-03-31
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| Keywords | 非翻訳RNA / エピゲノム / DNA損傷 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、DNA損傷時のエピゲノム安定性の維持・調節機構について、長鎖非翻訳RNAの機能に着目し明らかにすることを目的とする。ゲノム、およびエピゲノム安定性の維持は細胞の生存や個体の発生において極めて重要であり、その破綻はがん等の疾患の原因となる。特にDNA損傷時にエピゲノム情報が失われたり傷ついたりした際に、どのようにオリジナルのエピゲノム修飾が修復・維持されるのかについては解明が進んでいない。本研究では、DNA損傷時のエピゲノム安定性の維持・調節機構について、長鎖非翻訳RNA（lncRNA）の機能に着目し明らかにすることを目的とする。とりわけ、これまで解析を進めてきたTUG1を含めDNA損傷関連lncRNAに注目する。エピゲノム不安定性は、がん細胞の発生および可塑性の獲得のための分子基盤として重要な要素のひとつであり、その誘導機序を解明することは、がんの生物学的理解のみならず、新たな予防・治療標的を見出す革新的アプローチにつながる。本研究ではDNA損傷によってDNAメチル化情報やヒストンタンパク質の脱離した領域におけるエピゲノム修復機構として、lncRNAを介する機構を提起し、エピゲノム安定性に関しての解明を試みる。本年度は、① DNA損傷修復に関連する新たなlncRNAの同定、③ DNA損傷に関与することを明らかにしたTUG1についての機序の解明、を実施した。なお一昨年度確立したDNA損傷誘導系を評価した結果、DNA損傷誘導が予測通り進まずそのサブテーマについては計画を中断している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
① 一昨年度までに修復部位のlncRNAおよびエピゲノム修飾因子の同定とエピゲノム修復機構の解明に用いるU2OS 2-6-3細胞（LacO反復配列安定導入細胞株）へ、Cas9 nucleaseとLacO配列を標的とするsgRNAを導入し、LacO領域におけるCas9タンパク質の集積、およびDNA損傷誘導を確認した。DNA損傷誘導について予測された遺伝子領域に安定して損傷が入らずアッセイ系の評価を中断した。② DNA損傷を誘導する新たなlncRNAの同定を目指して、DNA損傷の誘導に用いられるカンプトテシン（CPT）やヒドロキシウレア（HU）で細胞を処理し、再現性高く発現が亢進するlncRNAを新たに同定した。③ DNA損傷に関与することを明らかにしたTUG1についての機序の解明、を実施した。④ 同定したlncRNAに結合するタンパク質の同定法（CRISPR-assisted RNA-protein interaction detection method, CAPID)法を樹立した。
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| Strategy for Future Research Activity |
新たにDNA損傷修復に関わるlncRNA を発見した。興味深いことにrDNAとミトコンドリアDNAの損傷修復に関わる可能性を見出した。そこで樹立した同定したlncRNAに結合するタンパク質の同定法（CRISPR-assisted RNA-protein interaction detection method, CAPID)法を用いて、新規lncRNAについての機能解析を開始している。DNA修復部位のlncRNAの同定とエピゲノム修復機構の解明に挑戦したが、予測通りの結果が得られなかった。一方で本研究を推進する過程で上述した新たにlncRNAによるrDNAとミトコンドリアDNAの制御および自然免疫の活性化機構を発見した。令和5年度はこの新しい機構について、本研究で樹立したアッセイ法を駆使して研究を進める。
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| Causes of Carryover |
コロナ感染症による試薬の供給の遅れは解決した。一方で昨年度の研究の遅れから進捗にまだ影響が残り期待する研究結果がえられていない。研究期間を延長したことから本年度は本研究課題の総括としてこれまでの研究をまとめ上げることが可能になる。特にlncRNAが核・ミトコンドリア内のDNA損傷に対してどのような作用を持つか解析を実施し、これまでに報告がなされていない画期的な研究展開が期待できる。
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