転写因子ZEB1のプロテアソーム制御によるEMT多様性創出の分子メカニズムの解明

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K06025
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 渡邉 和秀 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, 上級研究員 (40749397)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 上皮間葉移行 / 腫瘍組織内多様性 / ZEB1 / プロテアソーム分解

Outline of Annual Research Achievements

癌の悪性化の分子機序として上皮間葉移行（EMT）を介する浸潤・転移能および治療抵抗性の獲得が重要であるが、申請者を含む国内外の研究によりEMTの表現型には様々な段階があり、EMTは腫瘍内の細胞に一様に起こるのではなく腫瘍細胞の微小環境に依存していることがわかってきた。このEMTの多様性が生じるメカニズムとして、細胞の微小環境によりEMT誘導性転写因子ZEB1の発現がプロテアソーム分解されてタンパク質レベルで制御されていることが示唆された。この研究の目的はEMTによる癌細胞多様性の創出のメカニズムの詳細を細胞レベル・組織レベルで明らかにし、将来的にEMTを標的とした新しい治療法の確立につなげていきたいと考えている。
EMTの多様性の制御の鍵となるZEB1タンパク質の安定性をリアルタイムに検知し、そのメカニズムを解明するため、ZEB1-GFP融合タンパク質の発現システムを構築した。ZEB1-GFPは内因性のZEB1同様コロニーの中心部で不安定となり、細胞密度による制御を受けていることが示唆された。このシステムを用い、シグナル伝達経路に影響を与える低分子化合物をスクリーニングしたところ、ユビキチンプロテアソーム関連の分子以外にも、GSK3ｂやERK5を阻害するとZEB1の安定性が増加することを突き止めた。これらの結果はインヒビター以外にも遺伝子のノックダウンでも確認できた。これらのシグナルがZEB1タンパク質の安定性に深く関与し、微笑環境におけるEMT誘導の多様性を決める重要なシグナル経路である可能性が示唆された。

Current Status of Research Progress

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

Reason

ほぼ予定通りに進んでいる。

Strategy for Future Research Activity

スクリーニングの結果判明したGSK3ｂおよびERK5の上流や下流のシグナル経路とEMTの多様性誘導との関連を探索する。特にこれらのリン酸化酵素とZEB1のリン酸化、ユビキチン化の関連性に焦点をあてて研究を進めていく予定である。
また公開されている腫瘍の空間トランスクリプトームのデータを用いて、EMTの多様性がどのような微小環境で制御されているかを解明していく予定である。

Causes of Carryover

予定より順調に研究が進み、物品費が削減できたため少額ではあるが使用額の差が生じた。来年以降の物品費に使用する予定である。