新たな癌抑制戦略の基盤となる、癌特異的再スプライシング制御機構の解明

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K15538
• Research Institution: Fujita Health University
• Principal Investigator: 藤田 賢一 藤田医科大学, 医科学研究センター, 助教 (70816884)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: がん / mRNA再スプライシング / エキシトロン

Outline of Annual Research Achievements

遺伝子から転写されたmRNA前駆体は正確無比にスプライシングを受けることで、成熟mRNAとなり高次生命現象を具現化する。そのため、スプライシング機構の破綻は様々な疾患、及び癌の原因となる。しかし正常細胞で担保される正確なスプライシング機構が、どのようにして癌で破綻するか、また癌における異常なスプライシング産物の全貌は未だ解明されていない。本研究はがん特異的に成熟mRNAが必要以上にスプライシング（再スプライシング）を受けた異常スプライシング産物に注目し、その産物ががんの悪性化にもたらす影響と、その分子機構を明らかにすることを目的として研究を進めた。当研究室では再スプライシング現象の制御因子を探索するために、再スプライシング現象の増加を指標としてsiRNAライブラリを用いることで、スプライシングの完了と共に成熟mRNAに結合する複合体、EJC（Exon junction complex）が再スプライシング抑制因子として機能することを明らかにした[Int. J. Mol. Sci. 22,12 （2021）]。EJC複合体構成因子にはがん細胞において発現量が減少するものも存在することから、正常細胞において精密なスプライシングを担保することが示唆される。EJC複合体が制御する再スプライシング現象の全貌を明らかにするためにEJC複合体中核因子であるeIF4A3をがん細胞において発現抑制し、トランスクリプトーム解析を行った。その結果、エキシトロンスプライシングと呼ばれる、通常はスプライシングされないエキソン内の配列における、異常スプライシングが新規に多数検出された。現在、エキシトロンスプライシングが起きる分子機構と、癌の悪性化への関与について研究を進めている。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

EJC複合体が制御する再スプライシング現象の全貌を明らかにするためにEJC複合体中核因子であるeIF4A3をがん細胞において発現抑制し、トランスクリプトーム解析を行うことで、EJC複合体の破綻に基づく再スプライシングに起因するスプライシング異常産物を多数検出した。この過程で幾つかの既知のエキシトロンスプライシング産物が生じることを見出した。そこでエキシトロンスプライシングの発見者であるMariya Kalynaとの共同研究によりエキシトロンスプライシングの同定方法を新たに構築し、新規のエキシトロンスプライシング産物を見出した。これまでにエキシトロンスプライシングは癌で特異的に生じ、癌の悪性化に関わることが報告されている。そこで現在、EJC複合体の枯渇によりエキシトロンスプライシングが起きる分子機構と、癌の悪性化への関与について研究を進めている。この成果は当初の計画にはなかったものであるが、癌の悪性化に関与する新たな分子機構を提唱できることが示唆される。そのため当初の計画以上に進展していると考えている。

Strategy for Future Research Activity

エキシトロンスプライシングはタンパク質をコードするエキソン内において生じていることから、この異常スプライシングが生じた転写産物の多くは異常タンパク質として翻訳される。eIF4A3の発現抑制によって誘発されるエキシトロンスプライシング産物には、スプライシング因子であり、がん悪性化とも関連のあるHNRNPMが含れていた。そのことからEJC複合体の破綻によるエキシトロンスプライシングが、がん悪性化に関わることを示唆している。現在はエキシトロンスプライシングを受けるHNRNPMのミニ遺伝子を作成し、特定の領域の重要性やEJC複合体によるエキシトロンスプライシング制御機構の解析を進めている。

Causes of Carryover

研究の進展について、当初の計画に予想していなかった大きな進歩があったため、新たに研究計画を練り直し、次年度での研究実施　を行うため、次年度使用額が生じた。