翻訳終結因子eRF3のプロセシング異常がもたらす新しい癌発症メカニズム

• Project/Area Number: 19K07086
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 47030:Pharmaceutical hygiene and biochemistry-related
• Research Institution: Nagoya City University
• Principal Investigator: 細田 直 名古屋市立大学, 医薬学総合研究院(薬学), 准教授 (40438198)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 翻訳終結 / mRNA分解 / トリプレットリピート / アポトーシス / 癌発症 / 癌 / 翻訳 / プロテアーゼ / プリオン

Outline of Research at the Start

ヒト翻訳終結因子eRF3のN末端には、GGCトリプレットリピートによってコードされるグリシンリッチ領域が存在する。先に申請者らは、この領域がプロテアーゼにより切断されることを見出した。切断により露出したN末端配列にはアポトーシス阻害因子IAPが結合し、アポトーシスを制御することを明らかにした。興味深いことに、正常ではこのリピート数が10もしくは11であるのに対し、12以上になると乳癌および胃癌発症率が増大することが、遺伝子多型解析により示されている。本研究では、eRF3のもつグリシンリッチ領域のプロテアーゼ分解制御異常が癌発症を増大させる分子メカニズムを解明する。

Outline of Annual Research Achievements

ヒト翻訳終結因子eRF3のN末端には、GGCトリプレットリピートによってコードされるグリシンリッチ領域が存在する。申請者らは、この領域がプロテアーゼにより切断されることを見出した。切断により露出したN末端配列にはアポトーシス阻害因子IAPが結合し、アポトーシスが制御されることを明らかにした。興味深いことに、正常ではこのリピート数が10もしくは11であるのに対し、12以上になると乳癌および胃癌発症率が増大することが、遺伝子多型解析により示されている。本研究では、eRF3のもつグリシンリッチ領域のプロセシング異常が癌発症を増大させる分子メカニズムの解明を試みた。

まず、eRF3発現抑制時におけるリボソームの動態をリボソームプロファイリング法により解析した。その結果、eRF3発現抑制時において、翻訳終結反応異常により引き起こされるリボソームの終止コドン近傍における停滞、および終止コドンのリードスルーがゲノムワイドに生じており、eRF3が翻訳終結に機能することが確認された。このときのmRNA動態を解析したところポリA鎖の分解促進が認められた。eRF3は翻訳終結因子として機能するとともに、ポリA鎖分解を抑制することでmRNA分解における律速段階となるポリA鎖分解の速度を適切に保つ機能を担うことが明らかとなった。

さらにトリプレットリピートが0-20となる複数のeRF3発現ベクターを作製し、これら一過的過剰発現が上記機能に与える効果について検証した。リピート12のeRF3発現によりこの機能が減弱する傾向は認められたものの、有意な差は得られなかった。そこでeRF3のもつプリオン性を考慮し持続的なeRF3発現がその効果に必須と予想し、CRSPR-Cas9系をもちい各種リピート数をもつeRF3の安定発現細胞株の作製を試みた。

Research Products

• [Journal Article] DDX6 is a positive regulator of Ataxin-2/PAPD4 cytoplasmic polyadenylation machinery (2021)
  • Author(s): Hiroto Inagaki, Nao Hosoda, Shin-ichi Hoshino
  • Journal Title: Biochem. Biophys. Res. Commun. Volume: 553 Pages: 9-16
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2021.03.066
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Direct evidence that Ataxin-2 is a translational activator mediating cytoplasmic polyadenylation (2020)
  • Author(s): Hiroto Inagaki, Nao Hosoda, Hitomi Tsuiji, Shin-Ichi Hoshino
  • Journal Title: J. Biol. Chem. Volume: 295 Issue: 47 Pages: 15810-15825
  • DOI: 10.1074/jbc.ra120.013835
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] ABCE1 acts as a positive regulator of exogenous RNA decay. (2020)
  • Author(s): Nogimori, T., Ogami, K., Oishi, Y., Goda, R., Hosoda, N., Kitamura, Y., Kitade, Y., and Hoshino S.
  • Journal Title: viruses Volume: 20 Issue: 2 Pages: 174-174
  • DOI: 10.3390/v12020174
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A novel method for stabilizing microRNA mimics (2019)
  • Author(s): Nogimori Takuto、Furutachi Kazuya、Ogami Koichi、Hosoda Nao、Hoshino Shin-ichi
  • Journal Title: Biochemical and Biophysical Research Communications Volume: 511 Issue: 2 Pages: 422-426
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2019.02.075
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] TDP-43 accelerates deadenylation of target mRNAs by recruiting Caf1 deadenylase (2019)
  • Author(s): Fukushima Makoto、Hosoda Nao、Chifu Kotaro、Hoshino Shin-ichi
  • Journal Title: FEBS Letters Volume: 593 Issue: 3 Pages: 277-287
  • DOI: 10.1002/1873-3468.13310
  • Peer Reviewed
• [Presentation] オリゴアデニル酸合成酵素OASによる新規mRNA末端修飾の解析 (2021)
  • Author(s): 石川 裕之、細田 直、星野 真一
  • Organizer: 日本薬学会東海支部大会
• [Presentation] 癌抑制遺伝子産物BTG3によるmRNAポリA鎖分解抑制 (2021)
  • Author(s): 中北 侑希、細田 直、尾上 耕一、山岸 良多、星野 真一
  • Organizer: 日本薬学会東海支部大会
• [Presentation] DDX6は脊髄小脳変性症原因因子Ataxin-2/PAPD4による細胞質ポリA鎖伸長の正の制御因子である (2021)
  • Author(s): 稲垣 佑都、細田 直、星野 真一
  • Organizer: 第85回日本生化学会中部支部例会・シンポジウム
• [Presentation] HBV治療薬RG7834の細胞質ポリAポリメラーゼ阻害特異性の検証 (2021)
  • Author(s): 石川 裕之、細田 直、星野 真一
  • Organizer: 第85回日本生化学会中部支部例会・シンポジウム
• [Presentation] 癌抑制遺伝子産物BTG3によるmRNAポリA制御およびCaf1、PABPC1との相互作用解析 (2021)
  • Author(s): 中北 侑希、細田 直、尾上 耕一、山岸 良多、星野 真一
  • Organizer: 第85回日本生化学会中部支部例会・シンポジウム
• [Presentation] 脊髄小脳変性症原因因子Ataxin-2による細胞内顆粒SGs形成制御 (2021)
  • Author(s): 西井 由佳、堀田 昴志、山岸 良多、細田 直、星野 真一
  • Organizer: 第85回日本生化学会中部支部例会・シンポジウム
• [Presentation] TOP mRNAポリA鎖伸長機構の解析を可能にするレポーター発現系の構築 (2021)
  • Author(s): 井上 匠、山崎 愛恵、細田 直、星野 真一
  • Organizer: 第85回日本生化学会中部支部例会・シンポジウム
• [Presentation] グルコース濃度に依存したmRNAポリA鎖短縮化速度のグローバルな調節 (2021)
  • Author(s): 小森 太貴、細田 直、石川 裕之、星野 真一
  • Organizer: 第85回日本生化学会中部支部例会・シンポジウム
• [Presentation] LARP1によるTOP mRNAの安定化機構の解明 (2021)
  • Author(s): 日比野 真也、細田 直、星野 真一
  • Organizer: 第85回日本生化学会中部支部例会・シンポジウム
• [Presentation] mRNA医薬実現を目指したOAS3阻害剤の探索 (2021)
  • Author(s): 柘植 泰希、豊原 有希、遊佐 紅音、細田 直、星野 真一
  • Organizer: 第85回日本生化学会中部支部例会・シンポジウム
• [Presentation] mRNAの3’末端ポリA鎖伸長を測定するアッセイ系の確立 (2020)
  • Author(s): 細田 直、星野 真一
  • Organizer: 第84回日本生化学会中部支部例会・シンポジウム
• [Presentation] RNA結合蛋白質MusashiによるポリA鎖伸長を介した赤芽球分化制御 (2020)
  • Author(s): 田中 幸嗣、菊川 拓磨、細田 直、星野 真一
  • Organizer: 第84回日本生化学会中部支部例会・シンポジウム
• [Presentation] インターロイキンエンハンサー結合因子 ILF3 は細胞質において 標的 mRNA のポリ A 鎖を伸長する (2020)
  • Author(s): 山口 奈都美、尾上 耕一、細田 直、星野 真一
  • Organizer: 第84回日本生化学会中部支部例会・シンポジウム
• [Presentation] 脊髄小脳変性症原因因子Ataxin-2によるポリA鎖伸長複合体解析 (2020)
  • Author(s): 稲垣 佑都、細田 直、星野 真一
  • Organizer: 第84回日本生化学会中部支部例会・シンポジウム
• [Presentation] 翻訳終結因子eRF3によるmRNAポリA鎖分解開始のメカニズム (2020)
  • Author(s): 宮原 彰太、尾上 耕一、細田 直、星野 真一
  • Organizer: 第84回日本生化学会中部支部例会・シンポジウム
• [Presentation] リボソームリサイクル因子 ABCE1 は外来性 RNA 分解を正に制御する (2020)
  • Author(s): 尾上 耕一、野木森 拓人、大石 結香、合田 凌也、細田 直、喜多村 徳昭、北出 幸夫、星野 真一
  • Organizer: 第84回日本生化学会中部支部例会・シンポジウム
• [Presentation] 脊髄小脳変性症原因因子Ataxin-2による細胞内顆粒SGs形成制御 (2020)
  • Author(s): 西井 由佳、堀田 昂志、細田 直、星野 真一
  • Organizer: 第84回日本生化学会中部支部例会・シンポジウム
• [Presentation] mRNA医薬の翻訳を効率化する技術の確立 (2020)
  • Author(s): 隠岐 興一、中山 彩乃、細田 直、星野 真一
  • Organizer: 第84回日本生化学会中部支部例会・シンポジウム
• [Presentation] 癌抑制遺伝子産物 BTG3 による標的 mRNA のポリ A 鎖制御 (2020)
  • Author(s): 中北 侑希、尾上 耕一、山岸 良多、細田 直、星野 真一
  • Organizer: 第84回日本生化学会中部支部例会・シンポジウム
• [Presentation] 翻訳終結因子 eRF3/GSPT1 による翻訳と共役した mRNA 分解開始の分子機構 (2019)
  • Author(s): 宮原 彰太、細田 直、星野 真一
  • Organizer: 日本病院薬剤師会東海ブロック・日本薬学会東海支部合同学術大会
• [Presentation] 脱ユビキチン化酵素 USP10 は Ccr4-Not 複合体を標的として mRNA ポリ A 鎖をグローバルに制御する (2019)
  • Author(s): 細田 直、星野 真一
  • Organizer: 第21回日本RNA学会年会
• [Presentation] RNase Lを標的としたmRNA医薬安定化剤の開発 (2019)
  • Author(s): 合田 凌也、野木森 拓人、細田 直、山越 博幸、岩渕 好治、中村 精一、星野 真一
  • Organizer: 日本病院薬剤師会東海ブロック・日本薬学会東海支部合同学術大会2019
• [Presentation] 脊髄小脳変性症原因因子 Ataxin-2 はポリ A 鎖伸長を介して標的 mRNA の翻訳を正に制御する (2019)
  • Author(s): 稲垣 佑都、細田 直、星野 真一
  • Organizer: 21回日本RNA学会年会
• [Presentation] miRNA 医薬の新規安定化技術の開発 (2019)
  • Author(s): 野木森 拓人、古舘 和也、尾上 耕一; 、細田 直、星野 真一;
  • Organizer: 第21回日本RNA学会年会
• [Presentation] 細胞運命決定因子MusashiによるポリA鎖制御 (2019)
  • Author(s): 田中 幸嗣、菊川 拓磨、細田 直、星野 真一
  • Organizer: 日本薬学会東海支部大会
• [Presentation] 人工mRNAの翻訳を効率化する技術の開発 (2019)
  • Author(s): 中山 綾乃、細田 直、星野 真一
  • Organizer: 日本薬学会東海支部大会
• [Presentation] mRNA医薬実現を目指したmRNA安定化剤の開発 (2019)
  • Author(s): 永川 由依、野木森 拓人、細田 直、佐藤 綾人、木村 康明、阿部 洋、星野 真一
  • Organizer: 日本薬学会東海支部大会
• [Presentation] Ubiquitin hydrolase USP10 regulates global mRNA poly(A) tail shortening under energy stress (2019)
  • Author(s): Nao Hosoda
  • Organizer: NCU-HU symposium
  • Int'l Joint Research
• [Patent(Industrial Property Rights)] 人工合成mRNA及びその利用 (2020)
  • Inventor(s): 星野 真一、細田 直
  • Industrial Property Rights Holder: 名古屋市立大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2020
  • Overseas