2022 Fiscal Year Annual Research Report
Development of cancer therapy targeting genome instability by centrosome dysregulation and DNA damage
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22H02896
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
千葉 奈津子 東北大学, 加齢医学研究所, 教授 (50361192)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉野 優樹 東北大学, 加齢医学研究所, 助教 (60755700)
渡部 剛 東北医科薬科大学, 医学部, 准教授 (70451573)
城田 松之 東北大学, 医学系研究科, 講師 (00549462)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 中心体 / がん / DNA損傷 / ゲノム不安定性 / がん治療 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
中心体は、微小管形成中心として機能し、分裂期に紡錘体極として娘細胞への均等な染色体分配を担い、その異常は発がんの原因になる。一方、中心体の異常は正常細胞にはない明らかながんの特徴で、がんの診断や治療の標的として有望である。遺伝性乳がん卵巣がん症候群の原因遺伝子産物であるBreast Cancer 1 (BRCA1)は、従来よりDNA修復能が注目されてきたが、我々はBRCA1結合分子Obg-like ATPase 1 (OLA1)やReceptor for activated C kinase (RACK1)を同定し、BRCA1がこれらの分子とともに中心体の複製を制御し、その機能破綻が中心体数を増加させ、乳腺での発がんに関与することを明らかにしてきた。
以前よりDNA損傷後に中心体数が増加することが示されていたが、本研究で我々は、BRCA1がDNA損傷シグナルを核から中心体に伝達し、中心体数を増加させることを明らかにした。つまり、DNA架橋剤であるシスプラチン処理によるDNA損傷後に、BRCA1がDNA損傷のセンサーとされるataxia telangiectasia mutated (ATM)によってリン酸化されて、核外移行シグナル依存性に、核外に移行して中心体に局在し、分裂期キナーゼであるAurora A の中心体局在を亢進させてPolo-like kinase 1 (PLK1)のリン酸化を促進し、中心小体の早期解離と過剰複製を起こして、中心体数が増加することを明らかにした。
さらに、Aurora AによるOLA1のユビキチン化において、NIMA-related kinase 2 (NEK2) によるOLA1のリン酸化が重要であることを明らかにし、G2期のOLA1のユビキチン化による中心体局在の低下が中心体複製に重要で、この異常が中心体数増加を引き起こすことも明らかにした。
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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
現在までの研究により、BRCA1がDNA損傷シグナルを核から中心体に伝達し、中心体数を増加させることに関しては、英文論文として発表した。BRCA1の遺伝性乳がん由来の変異でこれらの機能が障害されることも明らかにし、BRCA1のDNA損傷後に中心体数を増加させる機能は、修復できない高度なDNA損傷が生じた細胞に分裂期細胞死を引き起こすことで、遺伝子変異の蓄積した細胞を積極的に排除する、BRCA1の新たながん抑制能と考えられた。
Aurora AによるOLA1のユビキチン化に関しては、NEK2により、OLA1のT124残基がリン酸化されることを明らかにし、それによりAurora Aとの結合能が増強し、することを明らかにした。それによりG2期のAurora Aによる OLA1のユビキチン化が効率的に起き、OLA1の中心体局在が低下して、pericentrin、CEP215などの中心小体周辺物質 (PCM)のG2期の中心体へのリクルートが促進して、中心体成熟が進行することを明らかにした。さらに、Aurora AによるOLA1のユビキチン化に、BRCA1、OLA1の結合分子であるBARD1も関与し、BARD1との結合能が減少するOLA1の変異により、この機能が障害されることも明らかにした。
BRCA1関連分子の異常による組織特異的な発がんに関しては、BRCA1などが中心小体複製因子Centrosomal P4.1-associated protein (CPAP)を制御し、その異常が乳がん由来細胞で、中心小体の過剰伸長を起こすことを明らかにした。また、女性ホルモンであるエストロゲン処理がエストロゲン受容体依存性にOLA1の中心体制御に影響することも明らかにし、BRCA1関連分子の異常による組織特異的な発がんに、乳がん由来細胞の中心体の特徴とエストロゲン刺激が関与すると考えられた。
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| Strategy for Future Research Activity |
Aurora AのE3活性の中心体制御能に関しては、Aurora AのE3活性についてOLA1を基質として細胞周期毎に解析する。また、Aurora Aによるユビキチン化される他のBRCA1複合体構成因子のユビキチン化についても解析し、中心体数への影響やがん由来の変異の影響も解析する。さらに精製した中心体タンパク質で、Aurora A をE3としてin vitroユビキチネーションアッセイを行い、ユビキチン化タンパク質を精製し、プロテオーム解析でAurora AのE3活性の新たな基質を同定し、BRCA1関連分子との相互作用や中心体への影響を解析する。
DNA損傷後の中心体数増加によるクラスタリングにおけるBRCA1関連分子の機能を解析し、DNA損傷後の中心体数増加の機序と影響を解明する。がんで高発現しており、乳がんのaddiction遺伝子としても同定されている因子の発現抑制が、DNA損傷後の殺細胞効果を増強するため、中心体数増加に引き続くクラスタリング阻害による新しい中心体標的療法の開発のため、クラスタリング阻害剤としてこの因子の阻害剤で処理し、中心体数増加、多極紡錘体形成、殺細胞効果を解析する。効果的な阻害剤処理のタイミングも検討する。
BRCA1関連分子の異常による組織特異的な発がんとの関連については、エストロゲン刺激のAurora AのE3活性、中心体のDNA損傷応答へ影響を解析する。また、Ola1KO(+/-)マウスでエストロゲン投与の腫瘍形成への影響、中心体標的療法への影響を解析する。また、乳がん発症モデル(K14-p53-/-)とOla1+/-マウスを交配し、中心体数が増加した乳腺腫瘍を発症すると考えられるK14-p53-/-Ola1+/-マウスを作製し、解析する。
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[Journal Article] BRCA1 transports the DNA damage signal for CDDP-induced centrosome amplification through the centrosomal Aurora A2022
Author(s)
Qi H, Kikuchi M, Yoshino Y, Fang Z, Ohashi K, Gotoh T, Ideta R, Ui A, Endo S, Otsuka K, Shindo N, Gonda K, Ishioka C, Miki Y, Iwabuchi T, and Chiba N.
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Journal Title
Cancer Science
Volume: 113
Pages: 4230-4243
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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