がん生育に有利に働く低頻度遺伝子変異の効率的同定戦略

• 研究課題/領域番号: 21K06560
• 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47030:薬系衛生および生物化学関連
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 樋野 展正 大阪大学, 大学院薬学研究科, 講師 (90469916)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 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: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: がんゲノム / タンパク質立体構造 / タンパク質間相互作用 / クロスリンク / 人工アミノ酸 / KEAP1 / 遺伝子変異 / 光クロスリンク

研究開始時の研究の概要

がんゲノム変異の90%以上は機能未知の低頻度変異が占めているが，これらの変異とがんとの関連を明らかにする戦略は確立されていない．そこで，がんゲノム低頻度変異がタンパク質間相互作用に及ぼす影響を迅速に評価し，がん生育に有利に働く変異を効率よく同定する．
本研究では，①タンパク質構造上の変異集積領域に着目することでがん変異により異常をきたす相互作用を見出すことができるか？②がん変異による相互作用異常は実際にがん細胞の生育に影響を与えるのか？という２つの問いに答えることにより，低頻度変異とがんとの関連をタンパク質間相互作用異常の観点から明らかにする．

研究実績の概要

がんゲノム変異の90%以上は機能未知の低頻度変異が占めている。しかしながら、これらの変異とがんとの関連を明らかにする戦略は確立されておらず、新たな治療標的の探索は進んでいない。そこで本研究では、がんゲノム低頻度変異がタンパク質間相互作用に及ぼす影響を迅速に評価することで、がん生育に有利に働く変異を効率よく同定する戦略の確立を目指す。これまでに、がんゲノムデータベースに登録されたKEAP1遺伝子変異の一部が、膜タンパク質の小胞輸送に係るGTPaseであるRab8aとの相互作用を減弱させることを明らかとした。そこで、がん変異によるKEAP1-Rab8a相互作用の破綻が細胞増殖に及ぼす影響を調べるべく、内在性KEAP1の発現が見られない肺がん細胞株であるA549に対して、野生型KEAP1ならびにRab8aとの相互作用が減弱する変異型KEAP1を安定発現させた。まず、これら細胞株を用い、KEAP1との相互作用がRab8aの分解を促進するかを調べたところ、全ての細胞株でRab8a量に変化はなく、この可能性は否定された。次に、KEAP1-Rab8a相互作用が細胞増殖に与える影響を調べたところ、細胞株間で足場依存性増殖能には差が無かったが、野生型KEAP1発現株はA549および変異型KEAP1発現株と比較して足場非依存性増殖能が減弱することが明らかとなった。さらに、マウスxenograftモデルを作製し、KEAP1-Rab8a相互作用が腫瘍増殖能に与える影響を調べたところ、野生型KEAP1発現株はA549細胞に比べて腫瘍増殖が抑制される傾向にあった。一方で、変異型KEAP1発現細胞株においても腫瘍増殖抑制が見られ、その抑制能は野生型KEAP1発現株と有意な差は無かった。このことから、Rab8aとの相互作用を減弱させる変異はKEAP1の腫瘍増殖抑制能に大きな影響を与えないことが示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Suppressive effect of black tea polyphenol theaflavins in a mouse model of ovalbumin-induced food allergy (2023)
  • 著者名/発表者名: Ishimoto K, Konishi Y, Otani S, Maeda S, Ago Y, Hino N, Suzuki M, Nakagawa S.
  • 雑誌名: J Nat Med. 巻: in press 号: 3 ページ: 604-609
  • DOI: 10.1007/s11418-023-01686-x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Upregulation of Robo4 expression by SMAD signaling suppresses vascular permeability and mortality in endotoxemia and COVID-19 models (2023)
  • 著者名/発表者名: Morita M, Yoneda A, Tokunoh N, Masaki T, Shirakura K, Kinoshita M, Hashimoto R, Shigesada N, Takahashi J, Tachibana M, Tanaka S, Obana M, Hino N, Ikawa M, Tsujikawa K, Ono C, Matsuura Y, Kidoya H, Takakura N, Kubota Y, Doi T, Takayama K, Yoshioka Y, Fujio Y, Okada Y.
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 120 号: 3
  • DOI: 10.1073/pnas.2213317120
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Physicochemical and Biochemical Evaluation of Amorphous Solid Dispersion of Naringenin Prepared Using Hot-Melt Extrusion (2022)
  • 著者名/発表者名: Ishimoto Kenji、Shimada Yukiko、Ohno Akane、Otani Shuichi、Ago Yukio、Maeda Soya、Lin Bangzhong、Nunomura Kazuto、Hino Nobumasa、Suzuki Masayuki、Nakagawa Shinsaku
  • 雑誌名: Frontiers in Nutrition 巻: 9 ページ: 850103-850103
  • DOI: 10.3389/fnut.2022.850103
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] HDAC inhibitor, MS-275, increases vascular permeability by suppressing Robo4 expression in endothelial cells (2021)
  • 著者名/発表者名: Kashio Taito、Shirakura Keisuke、Kinoshita Mayumi、Morita Maaya、Ishiba Ryosuke、Muraoka Kosuke、Kanbara Tomoaki、Tanaka Masato、Funatsu Risa、Hino Nobumasa、Koyama Shohei、Suzuki Ryo、Yoshioka Yasuo、Aoshi Taiki、Doi Takefumi、Okada Yoshiaki
  • 雑誌名: Tissue Barriers 巻: 9 号: 3 ページ: 1911195-1911195
  • DOI: 10.1080/21688370.2021.1911195
  • 査読あり
• [雑誌論文] Generation of KS-133 as a novel bicyclic peptide with a potent and selective VIPR2 antagonist activity that counteracts cognitive decline in a mouse model of psychiatric disorders (2021)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto K, Chen L, Miyaoka T, Yamada M, Masutani T, Ishimoto K, Hino N, Nakagawa S, Asano S, Ago Y
  • 雑誌名: Frontiers in Pharmacology 巻: 12 ページ: 751587-751587
  • DOI: 10.3389/fphar.2021.751587
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Cross-linkable amino acid into proteins for disease pathology research and disease treatment (2023)
  • 著者名/発表者名: Nobumasa Hino
  • 学会等名: The 8th International Conference on Pharmacy and Advanced Pharmaceutical Sciences and the 14th Annual Conference of the Indonesian Society for Cancer Chemoprevention
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 機能性食品開発を目指した非晶質化β-カロテンの機能性評価 (2022)
  • 著者名/発表者名: 河本茉侑, 石本憲司, 石本憲司, 金子瑞季, 樋野展正, 中川晋作
  • 学会等名: 第38回日本DDS学会学術集会
• [学会発表] 新型コロナウイルス変異株に対応する次世代型ACE2-Fc製剤の開発 (2022)
  • 著者名/発表者名: 高田 理沙、尾上遥南、鈴木喬介、石本憲司、大竹 和正、坂本 健作、吉岡 靖雄、中川 晋作、樋野 展正
  • 学会等名: 第45回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 細胞内カルシウム流入に伴うDNA脱メチル化関連酵素TET1の活性調節機構 (2022)
  • 著者名/発表者名: 石田 莉子、喜多 絢海、原田 和生、土井 啓生、池山 直輝、西浦 崇史、石本憲司、藤尾 慈、中川 晋作、樋野 展正
  • 学会等名: 第45回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 緑茶カテキン代謝物EGC-M5はマウスの認知機能障害と抑うつ様行動を軽減する (2022)
  • 著者名/発表者名: 山口 拓海、片平 海雅、山口 稜太、石本 憲司、樋野 展正、高垣 晶子、大木 渉吾、鈴木 壯幸、中川 晋作、吾郷 由希夫
  • 学会等名: 日本薬学会第142年会
• [備考] 大阪大学大学院薬学研究科薬剤学分野ホームページ
  • URL: https://www.phs.osaka-u.ac.jp/homepage/b011/