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2021 Fiscal Year Research-status Report

発癌関連転写制御領域(エンハンサー)の網羅的同定の為の国際共同研究

Research Project

Project/Area Number 20KK0186
Research InstitutionInstitute of Physical and Chemical Research

Principal Investigator

村川 泰裕  国立研究開発法人理化学研究所, 生命医科学研究センター, チームリーダー (50765469)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 山田 真太郎  京都大学, 医学研究科, 助教 (20837869)
Project Period (FY) 2020-10-27 – 2023-03-31
Keywordsエンハンサー / 遺伝子発現 / 発がん
Outline of Annual Research Achievements

ヒト遺伝子の発現は、エンハンサー配列が制御する。エンハンサーは、遺伝子の転写開始点を活性化する。エンハンサーは、100 - 500塩基であり、1つの遺伝子に対し複数個存在する。c-MYC発癌遺伝子は30以上のエンハンサー(スーパーエンハンサー)があると考えられている。そして、既知のエンハンサー(9.3万)の10倍以上の未知エンハンサーが存在すると推定されており、ゲノム学のホット領域である。本課題では、申請者らが開発した世界最高感度で機能的なエンハンサーを検出するNative Elongating Transcript-Cap Analysis of Gene Expression(NET-CAGE)法 (Nature Genet. 2019、研究代表者が責任著者) を用いて、乳がんや清掃腫瘍に関連する発がん関連エンハンサーの同定を進めており、その数を増やしている。代表者は研究分担者の山田博士(NYメモリアルスローンケタリング癌研究病院(MSKCC)のScott Keeney教授のもとに7年間在籍)と共同し、乳がん発症の必須因子であるエストロゲンに依存的に活性化する7,715のエンハンサーを同定し、マウスを使った機能解析の共同研究を進めている。また代表者は海外に出張し、Scott Keeney教授とも対面で話した。申請者らは、MSKCCと共同研究を実施している。MSKCCのEkta Khurana助教授 (Leader of PCAWG cancer genomics)と共同し、ヒト乳癌のエストロゲン依存的エンハンサーに存在するDNA変異を解析したり、山田博士がKeeney教授が持つA-Tマウスを使い進めている乳癌モデル作成し機能解析を進めている。発がんメカニズムの根源的理解を目指して国際共同研究を進めている。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

申請者らが開発したNative Elongating Transcript-Cap Analysis of Gene Expression(NET-CAGE)法を用いて、乳がんや清掃腫瘍に関連する発がん関連エンハンサーの同定を進めており、発がん関連エンハンサーの数がどんどんと増えている。代表者は研究分担者の山田博士と共同し、乳がん発症の必須因子であるエストロゲンに依存的に活性化するエンハンサーを同定し、これらのエンハンサーの活性化ダイナミクスの計測に成功している。また、マウスを使った機能解析の共同研究を進めており、エストロゲンホルモンがエンハンサーを活性化する際に働く分子メカニズムを詳細に解析することに成功しており、MSKCCのEkta Khurana助教授やScott Keeney教授との共同が順調に進んでいる。発がんに関連するエンハンサーを独自技術により同定し、そしてその発現ダイナミクスを計測し、さらにトランスクリプトームの変化を網羅的に検出し、さらにマウスでの機能解析を行っており、発がんメカニズムの根源的理解を目指したMSKCCとの国際共同研究を進めている。

Strategy for Future Research Activity

本年度が最終年度であり、下記の3つの国際共同研究課題を終了させる。(1)乳癌において、エストロゲン依存的エンハンサーに存在する変異を解析。エストロゲンによる増殖刺激は、乳癌発生に必須の因子である。エストロゲンにより活性化された受容体は転写因子として、エンハンサーを活性化する。エストロゲン依存的に活性化される機能的なエンハンサーを、NET-CAGE法を用いることで網羅的に同定する。申請者は分担研究者と共同し、乳癌のエストロゲン依存的エンハンサーに存在するドライバー変異を同定する。目的を実現する為に、乳癌の全ゲノム配列情報を、MSKCCのKhurana助教授を通じて恒常的に収集し、。カルテ情報(例、ホルモン治療抵抗生)に紐付けされた乳癌全ゲノム配列情報を収集する。(2)ATMキナーゼ欠損(A-T)マウスを使い進めている乳癌モデル作成を完成する。Top2によるゲノム切断を効率よく再結合できないミュータント乳癌細胞(例、ATM欠損)では、エストロゲン依存的に活性化されるエンハンサーの機能が亢進し、エストロゲン刺激直後にc-MYC発現の亢進を発見した。この亢進がマウス乳腺上皮においても観察されることを、研究分担者はMSKCCで確認した。その結果、A-Tマウスはエストロゲン注射後の乳腺上皮増殖が対照マウスより高い(次頁に詳細を記載)。このマウスの表現型を詳細に観察し、メカニズムの解明を行う。(3)マウス精子発生の各発生段階で活性化するエンハンサーを網羅的に同定し、精巣関連腫瘍のメカニズム解析を行う。このように発がんメカニズムの根源的理解を目指してMSKCCとの国際共同研究を進める。

Causes of Carryover

428円の未執行額が生じたが、来年度に使用する。

  • Research Products

    (15 results)

All 2022 2021 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (13 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Peer Reviewed: 13 results,  Open Access: 4 results) Presentation (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] MSKCC(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      MSKCC
  • [Journal Article] Expression of matrix metalloproteinase‐3 and ‐10 is up‐regulated in the periodontal tissues of aged mice2022

    • Author(s)
      Kageyama Yoko、Nakamura Megumi、Igari Yohei、Yamaguchi Satoshi、Oguchi Akiko、Murakawa Yasuhiro、Hattori Yoshinori、Sasano Yasuyuki
    • Journal Title

      Journal of Periodontal Research

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1111/jre.12996

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] DUX4 is a multifunctional factor priming human embryonic genome activation2022

    • Author(s)
      Vuoristo Sanna、Bhagat Shruti et. al
    • Journal Title

      iScience

      Volume: 25 Pages: 104137~104137

    • DOI

      10.1016/j.isci.2022.104137

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Two ovarian candidate enhancers, identified by time series enhancer RNA analyses, harbor rare genetic variations identified in ovarian insufficiency2022

    • Author(s)
      Nakagawa Ryuichi et al.
    • Journal Title

      Human Molecular Genetics

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1093/hmg/ddac023

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] PAX6-positive microglia evolve locally in hiPSC-derived ocular organoids2022

    • Author(s)
      Shiraki Nobuhiko、Maruyama Kazuichi、Hayashi Ryuhei、Oguchi Akiko、Murakawa Yasuhiro、Katayama Tomohiko、Takigawa Toru、Sakimoto Susumu、Quantock Andrew J.、Tsujikawa Motokazu、Nishida Kohji
    • Journal Title

      Stem Cell Reports

      Volume: 17 Pages: 221~230

    • DOI

      10.1016/j.stemcr.2021.12.009

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] CD153/CD30 signaling promotes age-dependent tertiary lymphoid tissue expansion and kidney injury2022

    • Author(s)
      Sato Yuki et al.
    • Journal Title

      Journal of Clinical Investigation

      Volume: 132 Pages: -

    • DOI

      10.1172/JCI146071

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Cap analysis of gene expression (CAGE) and noncoding regulatory elements2021

    • Author(s)
      Guerrini Matteo Maurizio、Oguchi Akiko、Suzuki Akari、Murakawa Yasuhiro
    • Journal Title

      Seminars in Immunopathology

      Volume: 44 Pages: 127~136

    • DOI

      10.1007/s00281-021-00886-5

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Chromosomal-scale de novo genome assemblies of Cynomolgus Macaque and Common Marmoset2021

    • Author(s)
      Jayakumar Vasanthan、Nishimura Osamu、Kadota Mitsutaka、Hirose Naoki、Sano Hiromi、Murakawa Yasuhiro、Yamamoto Yumiko、Nakaya Masataka、Tsukiyama Tomoyuki、Seita Yasunari、Nakamura Shinichiro、Kawai Jun、Sasaki Erika、Ema Masatsugu、Kuraku Shigehiro、Kawaji Hideya、Sakakibara Yasubumi
    • Journal Title

      Scientific Data

      Volume: 8 Pages: -

    • DOI

      10.1038/s41597-021-00935-6

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Intravital Imaging Identifies the VEGF?TXA2 Axis as a Critical Promoter of PGE2 Secretion from Tumor Cells and Immune Evasion2021

    • Author(s)
      Konishi Yoshinobu、Ichise Hiroshi、Watabe Tetsuya、Oki Choji、Tsukiji Shinya、Hamazaki Yoko、Murakawa Yasuhiro、Takaori-Kondo Akifumi、Terai Kenta、Matsuda Michiyuki
    • Journal Title

      Cancer Research

      Volume: 81 Pages: 4124~4132

    • DOI

      10.1158/0008-5472.CAN-20-4245

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The embryonic ontogeny of the gonadal somatic cells in mice and monkeys2021

    • Author(s)
      Sasaki Kotaro、Oguchi Akiko、Cheng Keren、Murakawa Yasuhiro、Okamoto Ikuhiro、Ohta Hiroshi、Yabuta Yukihiro、Iwatani Chizuru、Tsuchiya Hideaki、Yamamoto Takuya、Seita Yasunari、Saitou Mitinori
    • Journal Title

      Cell Reports

      Volume: 35 Pages: 109075~109075

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2021.109075

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Identification of candidate PAX2-regulated genes implicated in human kidney development2021

    • Author(s)
      Yamamura Yuta、Furuichi Kengo、Murakawa Yasuhiro、Hirabayashi Shigeki、Yoshihara Masahito、Sako Keisuke、Kitajima Shinji、Toyama Tadashi、Iwata Yasunori、Sakai Norihiko、Hosomichi Kazuyoshi、Murphy Philip M.、Tajima Atsushi、Okita Keisuke、Osafune Kenji、Kaneko Shuichi、Wada Takashi
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 11 Pages: -

    • DOI

      10.1038/s41598-021-88743-1

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] APOBEC3B is preferentially expressed at the G2/M phase of cell cycle2021

    • Author(s)
      Hirabayashi Shigeki、Shirakawa Kotaro、Horisawa Yoshihito、Matsumoto Tadahiko、Matsui Hiroyuki、Yamazaki Hiroyuki、Sarca Anamaria Daniela、Kazuma Yasuhiro、Nomura Ryosuke、Konishi Yoshinobu、Takeuchi Suguru、Stanford Emani、Kawaji Hideya、Murakawa Yasuhiro、Takaori-Kondo Akifumi
    • Journal Title

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      Volume: 546 Pages: 178~184

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2021.02.008

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] CAGE-Seq Reveals that HIV-1 Latent Infection Does Not Trigger Unique Cellular Responses in a Jurkat T Cell Model2021

    • Author(s)
      Matsui Hiroyuki、Shirakawa Kotaro、Konishi Yoshinobu、Hirabayashi Shigeki、Sarca Anamaria Daniela、Fukuda Hirofumi、Nomura Ryosuke、Stanford Emani、Horisawa Yoshihito、Kazuma Yasuhiro、Matsumoto Tadahiko、Yamazaki Hiroyuki、Murakawa Yasuhiro、Battivelli Emilie、Verdin Eric、Koyanagi Yoshio、Takaori-Kondo Akifumi
    • Journal Title

      Journal of Virology

      Volume: 95 Pages: -

    • DOI

      10.1128/JVI.02394-20

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Significance of HMGA2 expression as independent poor prognostic marker in perihilar and distal cholangiocarcinoma resected with curative intent2021

    • Author(s)
      Takahashi Tomoaki、Kawaji Hideya、Murakawa Yasuhiro、Hayashizaki Yoshihide、Murakami Takashi、Yabushita Yasuhiro、Homma Yuki、Kumamoto Takafumi、Matsuyama Ryusei、Endo Itaru
    • Journal Title

      European Journal of Surgical Oncology

      Volume: 47 Pages: 394~400

    • DOI

      10.1016/j.ejso.2020.08.005

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Single-cell enhancer identification reveals genetic mechanisms of human diseases2021

    • Author(s)
      Yasuhiro Murakawa
    • Organizer
      International Symposium and Annual Meeting of The KSABC
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2022-12-28  

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