2015 Fiscal Year Research-status Report
細胞外基質の硬さに誘引される転写調節因子ATF5の活性と浸潤能亢進の機序
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26430104
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
芳賀 永 北海道大学, 先端生命科学研究科(研究院), 教授 (00292045)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | がん細胞 / 浸潤 / メカノセンス / 炎症性反応 / 転写調節因子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では，がん細胞を取り囲む基質の硬化とがん細胞の浸潤能亢進との関係を明らかにし，がん細胞が悪性化する機序の解明を目指す．研究代表者はこれまでに，がん細胞の培養基質が硬くなると，炎症に関わる転写因子NF-kBの活性が上昇することを発見した．がん細胞を硬い基質と軟らかい基質で培養し，NF-kBのサブユニットであるp65の局在と活性を比較したところ，基質の硬さに依存して炎症性反応が惹起されることを見出した．このことは，がん細胞が基質の硬さをストレスと感じ，炎症性の反応を示した結果といえる．そこで，本研究では，これらの結果をふまえて，基質の硬さが誘引する炎症性反応と浸潤能が亢進する機序の解明を目指すことを目的とした．
平成27年度では，交付申請書の研究計画に従って，浸潤能が高まる原因遺伝子の特定を行なった．研究代表者はこれまでに，ヒト肺がん細胞において転写調節因子ATF5の活性が変化することで足場タンパク質であるインテグリンの発現が変化することを見出している．この知見をもとに，平成27年度では，様々ながん種の細胞株においてRNA干渉法を用いてATF5の発現を抑制したところ，インテグリンα2，インテグリンβ1の発現が抑制され，浸潤能も減少することを発見した．
さらに，硬い基質と軟らかい基質でATF5の局在を比較したところ，複数のがん細胞株において，基質が硬くなるとATF5が核に移行することを発見した．いまのところ核移行の機序は不明であるが，YAP/TAZ以外に基質の硬さに応じて核移行する転写因子を新たに発見した意義は大きい．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
平成27年度では，研究実施計画をほぼすべて遂行し，さらに，当初は平成28年度に予定していた実験計画にも着手し，ヒト大腸がん細胞株において，基質分解酵素の一つであるマトリライシン（MMP-7）の発現が基質の硬さによって誘引されることを見出した．いまのところATF5との関係は不明であるが，インテグリン，細胞内張力，YAP/TAZという転写シグナル経路が関与している事実を明らかにした．得られた成果を原著論文2編として公表し，さらに日本細胞生物学会，日本癌学会，米国細胞生物学会において成果を発表することができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は研究実施計画をさらに推し進めるべく，転写因子ATF5が基質の硬さによって核移行する機序の解明を目指す．具体的には，NF-kBの阻害剤を投与し，炎症性反応との関係を探る．さらに，核移行に関与するシグナル経路を探索するためにマイクロアレイ解析を行う．siRNAスクリーニングの実施も検討する．基質の硬さを知覚するセンサー（メカノセンサー）の同定も行なう．具体的には，ビンキュリンがメカノセンサーとして機能している変異株を用いて，硬さの異なるアクリルアミドゲル上でのATF5の局在を観察する．これまで，そして今後の知見を統合することで，基質の硬さ，炎症性反応，ATF5の活性化，浸潤能の亢進との相関を明らかにし，研究目的の達成を目指す．
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| Causes of Carryover |
平成27年度も前年度に引き続き研究実施計画を当初の想定以上に進めることができた．さらに，プロトコールを最適化することで実験の効率を上げ，試薬類の経費を当初の予定より抑えることができた．これらのことから，平成28年度にはsiRNAスクリーニング，マイクロアレイなど比較的高価な実験を複数回実施することが可能となった．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
本研究課題においては，「現在までの到達度」に記載したとおり，当初の想定以上に研究が進んでいる．とくに，基質の硬さで活性が変化する新しい転写因子を発見した意義は，本研究課題のみならず，メカノバイオロジーの観点からもきわめて大きい．平成28年度ではsiRNAスクリーニング，マイクロアレイなど網羅的解析に予算を割くことで，さらなる成果を期待する．
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[Journal Article] Receptor activator of NF-κB ligand induces cell adhesion and integrin α2 expression via NF-κB in head and neck cancers2016
Author(s)
T.Yamada, M. Tsuda, T. Wagatsuma, Y. Fujioka, M. Fujioka, A. O. Satoh, K. Horiuchi, S. Nishide, A. Nanbo, Y. Totsuka, H. Haga, S. Tanaka, M. Shindoh, and Y. Ohba
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 6
Pages: 23545, 1-16
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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