| 研究課題/領域番号 |
21K06158
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分44010:細胞生物学関連
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| 研究機関 | 甲南大学 |
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研究代表者 |
川内 敬子 甲南大学, フロンティアサイエンス学部, 准教授 (40434138)
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| 研究分担者 |
大谷 亨 神戸大学, 工学研究科, 准教授 (10301201)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 抗がん剤 / p５３ / 核小体 / 液液相分離 / p53 / DNAの高次構造 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、代表的ながん抑制因子p53の機能低下が引き起こす“異常な核小体ストレス応答”の分子機構を解明することで、がん再発の分子メカニズムを明らかにする。抗がん剤に対する細胞の応答は核小体の構造変化と深い関連があることから、本研究の成果はがん再発の理解につながり、新たな分子を標的とした医薬品の開発に直結する。
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| 研究実績の概要 |
これまで多くの有望な抗がん剤が開発されてきたが、進行がんにおける再発率は依然高く、抗がん剤の効果を増強できる新たながん治療法が求められている。がんの進行とがん抑制因子p53の不活性化が相関していることはよく知られている。したがって、再発を阻止するためには、p53の機能が欠損したがん細胞における抗がん剤の効果を増強する方法を開発する必要がある。
近年の研究で、多くの抗がん剤は核小体のストレスとなり、核小体の構造を大きく変化させ、がん抑制因子p53依存的な細胞死を誘導することが明らかとなっている。しかしながら、p53の機能低下が核小体ストレス応答に与える影響については、未だに解析が進んでいない。核小体は、rDNAからタンパク質合成に必要なリボソームの構成分子であるrRNAの転写を行う場であり、細胞の増殖に不可欠である。そのため、p53の機能欠損が及ぼす核小体ストレス応答を明らかにすることは、新たな治療法の開発につながると考えた。これまでの研究で我々は、p53の有無に関わらず抗がん剤刺激でrRNAの転写が阻害されると、核小体は分離してキャップ様構造（核小体キャップ）を形成するが、p53が欠損した細胞では核小体キャップの崩壊が早く引きおこることを明らかにしてきた。本年度は、核小体キャップの役割を明らかにするために、核小体キャップを抑制できる方法を探索した。核小体は膜のない構造体であり、核小体キャップはrDNAとその結合タンパク質が分子集合体を形成して相分離した液滴（ドロップレット）である。rDNA由来のオリゴヌクレオチドとヒストンH1とのドロップレットを崩壊する新規化合物を同定し、これが細胞内でも核小体キャップの形成を崩壊させることを明らかにした。現在、抗がん剤によるrDNAの損傷に対する同定した化合物の影響を調べている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
抗がん剤刺激で形成される核小体キャップは、p53が欠損した細胞では早く崩壊する。p53の機能欠損は、抗がん剤感受性の低下につながるため、核小体キャップの形成の維持は細胞死と関連している可能性がある。このことを証明するために、核小体キャップの役割を明らかにする必要があるが、これまで核小体キャップの形成を阻害できる化合物はなかった。そこでまず、In vitro 実験系を確立するために、核小体キャップに局在することが報告されているヒストンH1と相分離を惹起しやすい構造として知られる四重らせん構造（G4）を形成するrDNA由来の配列をもつ14種類のオリゴヌクレオチド（rDNA-G4）を混合し、ドロップレットの形成能を調べた。その結果、７種類のオリゴヌクレオチドがヒストンH1とドロップレットを形成した。次に、これらrDNA-G4に結合する化合物を探索し、得られた候補化合物のrDNA-G4とヒストンH1とのドロップレットに対する形成阻害能を調べた。その結果、ドロップレットの形成を阻害する2種類の化合物を同定した。そして、がん細胞を用いて抗がん剤により誘導される核小体キャップの形成に対するこれら化合物の阻害効果を検証したところ、これら化合物で処理した細胞では、抗がん剤による核小体の分離がおこらず核小体キャップの形成が阻害された。
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| 今後の研究の推進方策 |
核小体キャップの役割を明らかにする。抗がん剤に暴露されたがん細胞が、抗がん剤が分解・代謝されたのちに増殖を再開する場合、rRNAの転写を再開する必要がある。このことは、p53欠損細胞では抗がん剤でrDNAの重篤な損傷が誘導されないように核小体キャップの崩壊が引き起こされている可能性がある。このことを確認するために、抗がん剤により誘導されるrDNAの損傷に対する核小体キャップの形成を阻害する化合物ならびにp53欠損の影響を調べる。また、核小体キャップ崩壊の分子機構を明らかにする。予備的実験で、核小体キャップ崩壊には、転写因子NF-kBが関与していることを明らかにしている。詳細な分子機構の解明を目指す。さらに、p53が欠損細胞では、核小体キャップの崩壊とともに核小体タンパク質であるフィブリラリンが核質で集合体を形成することを明らかにしており、核小体タンパク質の挙動とその役割を解析する。核小体キャップの形成を阻害する化合物の核小体集積量を増強させるためのナノキャリアの合成も行っていく。
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