2022 Fiscal Year Research-status Report
A novel function of LATS kinases in cancer progression via liquid-liquid phase separation
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21K07122
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
藪田 紀一 大阪大学, 微生物病研究所, 准教授 (10343245)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | がん悪性化 / 液-液相分離 / LATS / キナーゼ / Hippo経路 / 核小体 / DNA損傷 / リン酸化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
中心体や核小体などを含む非膜性細胞内小器官の形成と維持やヘテロクロマチンの形成には液-液相分離（LLPS）現象と呼ばれる高分子の相分離凝集が関わっていると考えられている。LLPSの異常はがんを含む複数の疾病発症に関連することが示唆されている。これまでに、我々はLATS2キナーゼの新たなリン酸化標的として核小体構成因子であるPHF6を同定した。本研究では、LATS1/2自体あるいはPHF6を含むリン酸化標的タンパク質群が中心体や核小体などの非膜性細胞内小器官に集積する分子機序とLLPSの関係を明らかにし、がん悪性化におけるLLPSの新たな機能を解明することを目指す。本年度はほぼ計画どおり順調に実験が進み以下の研究成果を得た。①子宮頸がん細胞株HeLa-S3においてLATS2により特定の部位でリン酸化されたPHF6（p-PHF6）はUV照射で増加し、核スペックルの構成因子SC35と部分的に共局在していた。PHF6自体もUV照射で核小体から核質へ移行した。②これまでに我々はUV照射によって自己リン酸化したLATS2（p-LATS2）が活性化して、CDK阻害因子p21の特定部位をリン酸化することを報告しているので、リン酸化型p21（p-p21）およびp-LATS2についても核内の局在を調べたところ、p-LATS2やp-p21も核スペックルに局在することを見出した。③大腸菌発現系により精製したGFP-LATS2融合タンパク質を用いてin vitroで液滴化現象を実証するための最適条件の検討は引き続き行っている。これらの結果は、LATS2、PHF6、p21の3分子が協調してしてLLPS現象の影響下で機能している可能性を示唆している。
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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
Hippo経路キナーゼの一つであるLATS2がUV照射に応答して自己リン酸化したLATS2が活性化して、核小体タンパク質PHF6およびCDK阻害因子p21の特定のアミノ酸残基をリン酸化し、特異的にリン酸化されたLATS2、PHF6、p21の3者がいずれも部分的に核スペックルに局在することを見出した。また、我々はこれまでにLATS2によるUV照射依存的なp21のリン酸化が細胞質でのp21自身の分解を促進することを報告しているが（Suzuki et al., 2013）、LLPS阻害剤の処理によりUV照射依存的なp21の分解が阻害されたことから核内のみでなく細胞質におけるp21の機能においてもLLPS現象が寄与していることが示唆された。引き続き、ゲノム編集技術により作製したLATS2欠損HeLa細胞（LATS2 KO-HeLa）や自作の抗リン酸化抗体などを用いて、DNA損傷に応答して機能するLATS2、PHF6、p21の3分子とLLPS現象の関係を明らかにしていく。一方で、がんの浸潤にLATS2が寄与することを見出したので（Fujibayashi et al., 2022）、LATSキナーゼを介したがん悪性化におけるLLPSの新しい役割にも焦点を当てていく。以上のことから、本研究はおおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後も研究計画どおり推進する。がん悪性化におけるLLPSの新たな機能を解明するために、LATS1/2キナーゼあるいはそのリン酸化標的因子群（PHF6やp21など）が中心体や核小体を含む非膜性細胞内小器官に集積する分子メカニズムとLLPSの関係を引き続き調べていく。PHF6は核小体におけるrRNA合成（リボソームRNAの転写）に関与することが報告されているので、LATS2、PHF6、p21の3分子が核質および核スペックルに局在して、rRNAの転写やグローバルな転写（mRNAの合成）に及ぼす影響をFUrd取り込み実験などで調べていく。また、リコンビナントLATS2タンパク質のドロップレット（液滴化）現象の有無についても引き続き条件検討などを含めて予定通り進めていく。さらに、がん転移やがん幹細胞におけるLATS1/2の役割に関しても検証していく。
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| Causes of Carryover |
今年度も、大きな実験の失敗なども無く、当初の計画以上に実験を順調に進めることができた。実験の失敗などが少なかった分、無駄が少なかったため予定していたよりも支出を抑えることができたが、論文投稿に向けた追加実験や論文投稿後のリバイズで大量の実験を要求されることが今後予想されることから次年度も計画どおり実験を推進するために次年度使用額が生じた。
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