2023 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of spatiotemporal control mechanism of dead cell DNA degrading enzymes by phase separation
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21K07086
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
水田 龍信 東京理科大学, 研究推進機構生命医科学研究所, 教授 (50297628)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
北村 大介 東京理科大学, 研究推進機構生命医科学研究所, 教授 (70204914) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | DNase1L3 / DNase γ / DNase１ / Histone H1 / 相分離 / ヘテロクロマチン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
DNase1L3 (別名DNase γ)はDNase 1ファミリーに属するDNA分解酵素で、DNase 1とともに血流中に存在する。漏出したクロマチンはまずDNase1L3で大きく切断され、次にDNase 1で細かく裁断されるが、その時間的・空間的使い分けのメカニズムは不明であった。最近、「相分離」という概念が知られるようになり、クロマチンもその構成タンパク質であるHistone H1によって形成された相分離液滴であることが分かってきた。DNase1L3のC末にはHistone H1と同様の相分離を起こす蛋白質に特有の配列がある。そこで、まず、DNase1L3のC末を蛍光標識蛋白に付加し、細胞内で発現させたところ、Histone H1と局在が一致した。したがってこのDNase1L3のC末端の有無が、DNase1L3とDNase 1の相分離クロマチンへの親和性を規定し、その使い分けの違いを生み出していることが明らかになった。さらに、我々はこれまでにDNase1L3とCADが血流中に存在するDNAすなわちcell-free DNA （cfDNA）の生成に関与することを明らかにしている。しかしながらCAD、DNase1L3遺伝子の二重欠損マウスでも微量のcfDNAが検出された。そこでCAD、DNase1L3、DNase 1遺伝子の三重欠損マウスを用いて検討を行ったところ、cfDNA は全く検出されなくなった。したがって、DNase 1はcfDNAの分解だけではなく、極めて限定的ながら、その生成にも寄与することが明らかになった。さらに、以前よりDNase1L3活性とがん患者の予後の関連性が報告されていた。そこで担癌マウスを作成したところ、DNase1L3遺伝子欠損マウスでは野生型マウスに比べて腫瘍の増殖が速く、DNase1L3活性と抗腫瘍効果の関連性を確認した。
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