発がんに関わるゲノム刷り込み遺伝子の網羅的解析と制御機構解析

• 研究課題/領域番号: 14026029
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 鳥取大学
• 研究代表者: 押村 光雄 鳥取大学, 大学院医学系研究科, 教授 (20111619)
• 研究分担者: 久郷 裕之 鳥取大学, 大学院医学系研究科, 助教授 (40225131) ; 加藤 基伸 鳥取大学, 大学院医学系研究科, 寄附講座教員 (00273904) ; 目黒 牧子 鳥取大学, 医学部, 教務職員 (20304222)
• 研究期間 (年度): 2002 – 2004
• 研究課題ステータス: 完了 (2004年度)
• 配分額: 29,000千円 (直接経費: 29,000千円); 2004年度: 9,300千円 (直接経費: 9,300千円); 2003年度: 9,700千円 (直接経費: 9,700千円); 2002年度: 10,000千円 (直接経費: 10,000千円)
• キーワード: がん / 刷り込み遺伝子 / DMR / エピジェネテノクス / クロマチン / FISH / LIT1 / IGF2 / エピジェネティクス / IGF / RNA / MAR / ゲノム刷り込み / DNAメチル化 / インプリントセンター

研究概要

本研究においては、刷り込み遺伝子の発現異常と発がんとの関連の全体像を明らかにするため、1)新規刷り込み遺伝子を単離 2)刷り込み遺伝子の機能解析 3)がんにおける刷り込み遺伝子の発現異常を網羅的に解析した。
1)ヒト正常細胞において142ヶ所のdifferential methylated region(DMR)候補領域が明らかにした。さらに、親起源の明らかなヒト染色体を保持するマウス雑種細胞株を利用して、19番染色体上のDMR候補領域から2つの新規刷り込み遺伝子を同定した。この染色体上には、脳腫瘍の発生に関与する刷り込み遺伝子の存在が示唆されている。グリオーマ細胞株における発現解析の結果、高頻度な新規刷り込み遺伝子の発現異常が認められ、グリオーマの発生・進展に関与する可能性が示唆された。
2)noncoding RNA LIT1刷り込み遺伝子の発現制御機構を理解するために、可視化させてRNA分子の動的挙動を観察する解析アプローチとしてRNA FISHを試みた。その結果、LIT1 RNAは細胞周期を通して安定にLIT1 DNA周辺領域に局在し、刷り込み領域における発現制御機構の中でRNA分子の関与によるクロマチン構造の変化が重要な働きをしている可能性が示唆された。
3)刷り込み異常ががんの進展に関与することが示唆される中、多検体の刷り込み状態を迅速かつ簡便に解析する方法として定量PCRによる刷り込み遺伝子PEG1/MESTの発現解析法を確立し、肺腺がん、胃がん、大腸がんとの関連性を検討した。その結果、がん部において高頻度の両アレル性発現を示し、PEG1/MESTががんの進展に関与していることが示唆された。また、大腸がんにおいては、高頻度にLIT1のLOIも認められた。さらに、LIT1-DMRのメチル化状態、ヒストンテール修飾とCDKN1Cの発現とに相関が観察され、がんの発生進展に重要な役割を担っている可能性が示唆された。
このように、刷り込み遺伝子がかかわるエピジェネティクスな遺伝子発現制御の解明は、発がんの分子機構の理解およびがん診断・治療面などの幅広い領域への発展に貢献できるものと考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Loss of imprinting of PEG1/MEST in lung cancer cell lines. (2004)
  • 著者名/発表者名: Nakanishi, H.et al.
  • 雑誌名: Oncol.Rep. 12 ページ: 1273-1278
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Silencing of imprinted p57^<KIP2> gene expression is associated with loss of histone H3 lysine 9 methylation at DMR-LIT1 in esophageal cancer. (2004)
  • 著者名/発表者名: Soejima, H.et al.
  • 雑誌名: Dncogene 23 ページ: 4380-4388
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Coordinate downregulation of a novel imprinted transcript ITUP1 with PEG3 in glioma cell lines. (2004)
  • 著者名/発表者名: Maegawa, S.et al.
  • 雑誌名: DNA Resarch 11 ページ: 37-49
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Imprinting analysis of 10 genes and/or transcripts in a 1.5-Mb MEST-flanking region at human chromosome 7q32. (2004)
  • 著者名/発表者名: Yamada, T.et al.
  • 雑誌名: Genomics 83 ページ: 402-412
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Dicer is essential for formation of the heterochromatin structure in vertebrate cells. (2004)
  • 著者名/発表者名: Fukagawa, T.et al.
  • 雑誌名: Nat.Cell.Biol. 6 ページ: 784-791
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Poly(ADP-ribosyl)ation regulates CTCF-dependent chromatin insulation. (2004)
  • 著者名/発表者名: Yu, W.et al.
  • 雑誌名: Nat.Genet. 36 ページ: 1105-1110
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Loss of imprinting of PEG1/MEST in lung cancer cell lines. (2004)
  • 著者名/発表者名: Nakanishi, H., Suda, T., Katoh, M., Watanabe, A., Igishi, T., Kodani, M., Matsumoto, S., Nakamoto, M., Shigeoka, Y, Okabe, T., Oshimura, M., Shimizu, E.
  • 雑誌名: Oncol.Rep. 12 ページ: 1273-1278
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Silencing of imprinted p57^<KIP2> gene expression is associated with loss of lustone H31ysine 9 methylation at DMR-LIT 1 in esophageal cancer. (2004)
  • 著者名/発表者名: Soejima, H., Nakagawachi, T., Wei Z., Urano, T., Matsuoka, S., Higashimoto, K., Kitajima, Y., Takeuchi, M., Nakayama, M., Oshimura, M., Miyazaki, K., Joh, K., Mukai, T.
  • 雑誌名: Oncogene 23 ページ: 4380-4388
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Coordinate downregulation of a novel imprinted transcript ITUP1 with PEG3 in glioma cell lines. (2004)
  • 著者名/発表者名: Maegawa, S., Itaba, N., Otsuka, S., Kamitani, H., Watanabe, T., Tahimic, CGT., Nanba, E., Oshimura.M.
  • 雑誌名: DNA Resarch 11 ページ: 37-49
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Imprinting analysis of 10 genes and/or transcripts in a 1.5-Mb MEST flanking region at human chromosome 7q32. (2004)
  • 著者名/発表者名: Yamada, T., Mitsuya, K., Kayashima, T., Yamasaki, K., Ohta, T., Yoshiura, K., Matsumoto, N., Yamada, H., Minakami H., Oshimura, M., Niikawa, N., Kishino, T.
  • 雑誌名: Genomics. 83 ページ: 402-412
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Dicer is essential for formation of the heterochromatin structure in vertebrate cells. (2004)
  • 著者名/発表者名: Fukagawa, T., Nogami, M., Yoshikawa, M., Ikeno, M., Okazaki, T., Takami, Y., Nakayama, T., Oshimura, M.
  • 雑誌名: Nat.Cell.Biol. 6 ページ: 784-791
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Poly(ADP-ribosyl)ation regulates CTCF-dependent chromatin insulation. (2004)
  • 著者名/発表者名: Yu, W, Ginjala, V., Pant, V., Chernukhin, I., Whitehead, J., Docquier, F., Farrar, D., Tavoosidana, G., Mukhopadhyay, R., Kanduri, C., Oshimura.M..Feinberg, AP., Lobanenkov, V., Klenova, E., Ohlsson, R.
  • 雑誌名: Nat.Genet. 36 ページ: 1105-1110
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Microdeletion of LIT1 in Familial Beckwith-Wiedemann Syndrome. (2004)
  • 著者名/発表者名: Niemitz EL., et al.
  • 雑誌名: Am J Hum Genet. 75・5 ページ: 844-849
• [雑誌論文] Loss of imprinting of PEG1/MEST in lung cancer cell lines. (2004)
  • 著者名/発表者名: Nakanishi, H. et al.
  • 雑誌名: Oncol.Rep. 12・6 ページ: 1273-1278
• [雑誌論文] Silencing of imprinted p57^<KIP2> gene expression is associated with loss of histone H3 lysine 9 methylation at DMR-LIT1 in esophageal cancer (2004)
  • 著者名/発表者名: Soejima, H., et al.
  • 雑誌名: Oncogene 23・25 ページ: 4380-4388
• [雑誌論文] Coordinate downregulation of a novel imprinted transcript ITUP1 with PEG3 in glioma cell lines. (2004)
  • 著者名/発表者名: Maegawa, S. et al.
  • 雑誌名: DNA Research 11・1 ページ: 37-49
• [文献書誌] Soejima, H., Nakagawachi, T., Wei Z., Urano, T., Matsuoka, S., Higashimoto, K., Kitajima, Y., Takeuchi, M., Nakayama, M., Oshimura.M..Miyazaki, K., Joh, K., Mukai T.: "Silencing of imprinted p57^<KIP2> gene expression is associated with loss of histone H3 lysine 9 methylation at DMR-LIT1 in esophageal cancer"Oncogene. (in press).
• [文献書誌] Maegawa, S., Itaba, N., Otsuka, S., Kamitani, H., Watanabe, T., Tahimic, CGT., Nanba, E., Oshimura.M.: "Coordinate downregulatiou of a novel imprinted transcript ITUP1 with PEG3 in glioma cell lines."DNA Resarch. (in press).
• [文献書誌] Higashimoto, K., Urano, T., Sugiura, K., Yatsuki, H., Joh, K.Zhao, W., Iwakawa, M., Ohashi, H., Oshimura.M., Niikawa, N., Mukai, T., Soejima.H.: "Loss of CpG methylation is strongly correlated with loss of histone H3 lysine 9 methylation at DMR-LIT1 in patients with Beckwith-Wiedemann syndrome."Am J Hum Genet. 73. 948-956 (2003)
• [文献書誌] Yuan, J., Luo, RZ., Fujii, S., Wang, L., Hu, W.Andreeff, M., Pan, Y.Kadota, M., Osimura.M., Sahin, AA., Issa, JP., Bast RC Jr., Yu, Y.: "Aberrant methylation and silencing of ARHI, an imprinted tumor suppressor gene in which the function is lost in breast cancers."Cancer Res. 63. 4174-4180 (2003)
• [文献書誌] Fujii, S., Luo, RZ., Yuan, J., Kadota, M., Oshimura, M., Dent, SR., Kondo, Y., Issa, JP., Bast, RC Jr., Yu, Y.: "Reactivation of the silenced and imprinted alleles of ARHI is associated with increased histone H3 acetylation and decreased histone H3 lysine 9 methylation."Hum Mol Genet. 12. 1791-1800 (2003)
• [文献書誌] Okita, C., Meguro, M., Hoshiya, H., Haruta, M., Sakamoto, YK., Oshimura.M.: "A new imprinted cluster on the human chromosome 7q21-q31, identified by human-mouse monochromosomal hybrids."Genomics. 81. 556-559 (2003)
• [文献書誌] Feinberg, A.P., Oshimura, _M., Barrett, J.C.: "Epigenetic mechanisms in human disease"Cancer Res.. 62. 6784-6787 (2002)
• [文献書誌] Hori, N., Nakano, H., Takeuchi, T., Kato, H., Hamaguchi, S., Ohshimura, M., Sato, K.: "A dyad Oct-binding sequence functions as a maintenance sequence for the unmethylated state within the H19/Igf2-imprinted control region"J. Biol. Chem.. 277. 27960-27967 (2002)
• [文献書誌] Suda, T., Kaoth, M., Hiratsuka, M., Fujiwara, M., Irizawa, Y., Oshimura.M.: "Use of real-time PT-PCR for the detection of allelic expression of an imprinted gene"Intl. J. Mol. Med.. (in press).