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細胞核の形を変えるしくみの解明とその応用展開

研究課題

研究課題/領域番号 21K06174
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分44010:細胞生物学関連
研究機関熊本大学

研究代表者

谷 時雄  熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 学術研究員 (80197516)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード核形態 / 放線菌 / 化合物 / ケミカルバイオロジー / YB-1 / 非翻訳性RNA / ncRNA / 成人T細胞白血病 / 高次エピゲノム
研究開始時の研究の概要

一部の細胞の核は、分化や癌化に伴って大きく分葉化し、その形が変化する。核の形態変化がどのような仕組みで引き起こされるか、また、核の形の変化が遺伝子発現や核内クロマチンに及ぼす影響など、核の形が担う生物学的意義については不明なままとなっている。本研究では、核の分葉化を誘導する化合物2057を用いて好中球の分化における核の分葉化機構および成人T細胞白血病細胞(ATL)における核の分葉化機構を解明すると共に、核の形と高次エピゲノム制御との関連を明らかにする。さらに、核の形を正常型に戻す化合物を同定したので、その作用機作を解明し、未だに有効な治療薬の無いATL疾患の新規治療薬シーズ開発へと展開する。

研究実績の概要

本研究では、放線菌培養上清から分離したHeLa細胞核の分葉化を誘導する化合物2057を用いて、細胞分化や癌化の過程における核の形を変化させるしくみの解明、即ち、核の形が変わることで遺伝子発現や、核内クロマチン環境が受ける変化とその生物学的意義について解明する。昨年度までの解析によって、化合物2057処理によって、核分葉化初期において遺伝子発現が大きく変動する機能未知の長鎖非翻訳性RNAのうちRP11-6F2.5 およびRP11-7F17.7 ncRNAが核の分葉化に密接に関与している可能性が示唆された。そこで、令和5年度では、RP11-6F2.5およびRP11-7F17.7についてアンチセンスオリゴ (ASO) を用いたノックダウンを行った後に化合物2057による処理を行い、核の分葉化が抑制されるか解析した。その結果、いずれのノックダウン細胞もコントロールと比較して核の分葉化率に変化は見られなかった。これらの結果から、RP11-6F2.5およびRP11-7F17.7はいずれも、単独では核の分葉化を誘導する機能を持たない可能性が示唆された。RP11-6F2.5 および RP11-7F17.7 は、化合物2057処理後に核分葉化のキー因子であるリン酸化YB-1と結合している。今後は、RP11-6F2.5 および RP11-7F17.7のノックダウン細胞において、リン酸化YB-1の中心体局在等への影響について詳細に解析を行う。また、RP11-6F2.5 および RP11-7F17.7両方を同時にノックダウンした細胞における核形態の観察や、未処理のHeLa 細胞へのこれらncRNAの過剰発現を行うなどしてより詳細な機能解析を行う予定である。また、化合物2057が分裂酵母の細胞形態に強い影響を与えることを見いだしたので、分裂酵母を用いた化合物2057作用機作の解析も進めたい。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

核分葉化への直接的影響が結果としてはnegativeであったが、通常のsiRNAでは分解が困難な核局在性RP11-6F2.5 およびRP11-7F17.7 ncRNAのノックダウン解析系の構築ができたのは、これら機能未知ncRNAの解析に対して一歩前進できたと判断している。令和5年3月末で、熊本大学を定年退職したため、今まで使用していたRNA分子遺伝学研究室を次期教授のため整理した。新たな研究場所として、学内のレンタルラボを一部屋借りて、必要な最小限の機器類を移転させると共に、新しく研究室の整備を行った。そのため、諸実験がきちんと実施できるまで少し時間を要し、当初予定よりも研究進捗が遅れたことは残念であった。一方、新たに化合物2057が分裂酵母Schizosaccharomyces pombe の細胞形態にも強い影響を与えることを見いだしたことは、大きな発見であった。分裂酵母はスクリーニングにより耐性変異株を分離することも容易なので、分裂酵母の化合物2057耐性変異株遺伝子の解析により作用機作を解析することも検討していく予定である。また、今後、今までの研究成果を論文として発表することを進めていく。

今後の研究の推進方策

令和5年度に実施できなかった研究計画②及び④のHeLa細胞核分葉化核の正常核復帰に伴う遺伝子発現変化及び成人T細胞白血病由来ED細胞株の分葉化核から正常核様形態に復帰した細胞における大規模遺伝子発現動態解析について、正常HeLa細胞及び正常T細胞の発現パターンを次世代シークエンスによるRNA-Seq解析、もしくは既存のRNA-Seq解析データと比較解析して、正常細胞に類似した遺伝子発現パターンに戻っているか、詳細に情報解析を進めて検証していく。また、RNA-Seq解析から得られたRNA発現動態が正しいか、主要な遺伝子については、RT-PCR解析を行って検証する。また、 RP11-6F2.5 および RP11-7F17.7両方を同時にノックダウンした細胞における核形態の観察や、未処理のHeLa 細胞へのこれらncRNAの過剰発現を行いより詳細なこれらncRNAの機能解析を進めていく。また、分裂酵母の化合物2057耐性変異株をスクリーニングし、耐性変異遺伝子の解析により作用機作を解析することも検討していく。なお、研究代表者の谷は、分裂酵母をモデル生物に用いたRNA研究で現在までに40年近い研究実績がある。また、今までの研究成果を論文として発表するための論文執筆を進めていく。

報告書

(3件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Stowers Institute for Medical Research(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] DDX41 coordinates RNA splicing and transcriptional elongation to prevent DNA replication stress in hematopoietic cells2022

    • 著者名/発表者名
      Satoru Shinriki;Mayumi Hirayama;Akiko Nagamachi;Akihiko Yokoyama;Takeshi Kawamura;Akinori Kanai;Hidehiko Kawai;Junichi Iwakiri;Rin Liu;Manabu Maeshiro;Saruul Tungalag;Masayoshi Tasaki;Mitsuharu Ueda;Kazuhito Tomizawa;Naoyuki Kataoka;Takashi Ideue;Yutaka Suzuki;Kiyoshi Asai;Tokio Tani;Toshiya Inaba;Hirotaka Matsui
    • 雑誌名

      Leukemia

      巻: 36 号: 11 ページ: 2605-2620

    • DOI

      10.1038/s41375-022-01708-9

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Sequestration of RBM10 in Nuclear Bodies: Targeting Sequences and Biological Significance2021

    • 著者名/発表者名
      Wang Ling-Yu、Xiao Sheng-Jun、Kunimoto Hiroyuki、Tokunaga Kazuaki、Kojima Hirotada、Kimura Masatsugu、Yamamoto Takahiro、Yamamoto Naoki、Zhao Hong、Nishio Koji、Tani Tokio、Nakajima Koichi、Sunami Kishiko、Inoue Akira
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 22 号: 19 ページ: 10526-10526

    • DOI

      10.3390/ijms221910526

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Isolation of fission yeast Schizosaccharomyces japonicus mutants producing higher ginjo aroma by screening with chemical inhibitors: Application to shochu and craft beer brewing2023

    • 著者名/発表者名
      Takeichi, M., Nagai, C., Urano, Y., Tanaka, R., and Tani, T.
    • 学会等名
      11th International Fission Yeast Meeting POMBE 2023
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 分裂酵母ジャポニカス吟醸香高生産株の育種と醸造応用2023

    • 著者名/発表者名
      谷時雄、浦野洋佑、永井千駿、武市将義、酒見樹、野田和希、田中亮一
    • 学会等名
      日本遺伝学会第95回大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 分裂酵母S. japonicus吟醸香高生産変異株の分離と遺伝子解析:焼酎、クラフトビール醸造への応用2023

    • 著者名/発表者名
      武市将義、永井千駿、浦野洋佑、酒見樹、田中亮一、谷時雄
    • 学会等名
      日本遺伝学会第95回大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 分裂酵母 Schizosaccharomyces japonicus のβ-フェネチルアルコール高生産株の分離と解析2023

    • 著者名/発表者名
      酒見樹、武市将義、浦野洋佑、永井千駿、田中亮一、谷時雄
    • 学会等名
      日本遺伝学会第95回大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 分裂酵母 Schizosaccharomyces japonicus におけるβ-フェネチルアルコール高生産株の分離と米焼酎醸造への応用2023

    • 著者名/発表者名
      酒見樹、武市将義、浦野洋介、永井千駿、田中亮一、谷時雄
    • 学会等名
      第40回イーストワークショップ
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 分裂酵母Schizosaccharomyces japonicusのカナバニン耐性を利用した新規吟醸香高生産株の分離と醸造応用2023

    • 著者名/発表者名
      武市 将義、永井 千駿、浦野 洋佑、酒見 樹、田中 亮一、谷 時雄
    • 学会等名
      第40回イーストワークショップ
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 分裂酵母S. japonicus吟醸香高生産変異株の分離と遺伝子解析:焼酎醸造への応用2022

    • 著者名/発表者名
      武市将義、永井千駿、浦野洋佑、田中亮一、谷時雄
    • 学会等名
      日本遺伝学会第94回大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Isolation and characterization of fission yeast Schizosaccharomyces japonicus mutants producing high ginjoka: Their application to shochu brewing2022

    • 著者名/発表者名
      MMasayoshi Takeichi, Chihaya Nagai, Yosuke Urano, Ryoichi Tanaka, Tokio Tani
    • 学会等名
      The 17th ICAST2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 放線菌由来新規化合物 Kumamonamide Y13の酵母細胞特異的増殖阻害機構の解明2022

    • 著者名/発表者名
      飯盛未菜、吉村華夏、高橋淳、石川勇人、谷時雄
    • 学会等名
      第39回イーストワークショップ
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 多重変異導入による分裂酵母Schizosaccaromyces japonicusの三大吟醸香高生産株の分離と解析2022

    • 著者名/発表者名
      武市将義、永井千駿、浦野洋佑、酒見樹、田中亮一、谷時雄
    • 学会等名
      第39回イーストワークショップ
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 分裂酵母Schizosaccharomyces japonicus β-フェネチルアルコール高生産変異株の分離2022

    • 著者名/発表者名
      酒見樹、武市将義、永井千駿、浦野洋佑、田中亮一、谷時雄
    • 学会等名
      第39回イーストワークショップ
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Characterization of ncRNAs of which the expression is induced with nuclear lobulation in HeLa cells2021

    • 著者名/発表者名
      Kango Ajishita1, Taiki Kawabata, Takahumi Noguchi, Hisataka Hirata, Noriyuki Takamori, Tokio Tani
    • 学会等名
      第22回日本RNA学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 新規化合物Kumamonamide誘導体Y13の酵母細胞特異的増殖阻害機構の解明2021

    • 著者名/発表者名
      飯盛未菜、吉村華夏、高橋淳、石川勇人、谷時雄
    • 学会等名
      日本遺伝学会第93回大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 新規化合物Kumamonamideの誘導体Y13による酵母細胞特異的増殖阻害機構の解明2021

    • 著者名/発表者名
      飯盛未菜、吉村華夏、石川勇人、谷時雄
    • 学会等名
      第44回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 細胞核の分葉化を抑制する化合物の作用機構解析2021

    • 著者名/発表者名
      ビメイギョク、谷時雄
    • 学会等名
      第44回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] HeLa細胞核の分葉化を誘導するTeleocidin A1により 発現が変動するlncRNAの解析2021

    • 著者名/発表者名
      味舌環吾、川端大輝、髙森規維、野口貴史、平田久峰、池田智哉、谷時雄
    • 学会等名
      第44回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 新規化合物Kumamonamideの誘導体Y13による酵母細胞特異的増殖阻害機構の解明2021

    • 著者名/発表者名
      飯盛未菜、吉村華夏、石川勇人、谷時雄
    • 学会等名
      第38回YEAST WORKSHOP
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 分裂酵母S. japonicusのp-Fluorophenylalanine耐性株の分離と焼酎醸造応用への試み2021

    • 著者名/発表者名
      武市将義、永井千駿、浦野洋佑、田中亮一、谷時雄
    • 学会等名
      第38回YEAST WORKSHOP
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [備考] 谷研究室HP

    • URL

      https://www.sci.kumamoto-u.ac.jp/bio/staff/tani/index.htm

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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