ユビキチン化による蛋白質翻訳後修飾を介したAML発症・悪性化機序の解明

• 研究課題/領域番号: 22K08492
• 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54010:血液および腫瘍内科学関連
• 研究機関: 東京医科大学
• 研究代表者: 角南 義孝 東京医科大学, 医学部, 講師(特任) (50732864)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (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); 2024年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2023年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
• キーワード: 急性骨髄性白血病 / ユビキチン化 / プロテアソーム / E3ユビキチンリガーゼ / 蛋白質分解 / ユビキチン修飾 / Cop1 / Trib1 / 好中球分化

研究開始時の研究の概要

ユビキチン修飾系は多くの生命現象を制御し、その異常はがんの原因となるが、急性骨髄性白血病(Acute myeloid leukemia: AML)における役割はよく知られていない。本研究では、E3ユビキチンリガーゼCop1に着目した。まず、Cop1標的蛋白質や下流のシグナル経路を同定する。次に造血細胞特異的Cop1ノックアウトマウスを解析し、Cop1の正常造血における役割を解明する。最後に、ヒトAMLにおいてもCOP1による翻訳後修飾が悪性化に寄与していることを明らかにする。以上から、AMLにおけるCop1の役割を解き明かし、AML発症・悪性化の分子基盤を解明する。

研究実績の概要

昨年度はCop1 flox/Cre-ERT2マウス骨髄細胞にTrib1遺伝子を導入したAML細胞株を樹立し(FT1CL)、in vitroで4-OH-tamoxifen (4-OHT)を添加することで、Cop1をノックアウト(KO)できるシステムを構築した。さらにCop1 KOがFT1CL細胞の細胞増殖を著しく抑制し、さらにこの時にCop1基質であるC/EBPα p42の発現が一過性に増加することを見出した。上記のシステムを用いて、Cop1をKOした時のTrib1発現を確認したところ、著しい増加を認め、Trib1自身がCop1により分解されていることを示した。
本年度はヒトAMLにおけるCOP1/TRIB1経路の役割を明らかにする目的で、ヒトAML細胞株を用いた検討を行った。まずqPCRによりTRIB1の発現を調べたところKU812、HL-60細胞でTRIB1が高発現していることがわかった。またマウスTrib1高発現AML細胞ではフィードバック機構によりCEBPA mRNAレベルが増加しているが、これらの細胞株もCEBPA mRNAレベルは他の細胞に比べて高値であった。shRNAを用いて、これらの細胞のCOP1をノックダウンしたところ、マウスAML細胞と同様に増殖が抑制され、TRIB1, C/EBPa p42の蛋白質発現が増加した。この現象はTRIB1低発現細胞株であるTHP-1細胞では観察されず、ヒトAML細胞株においてもCOP1がTRIB1依存的にAMLの悪性化に寄与している可能性が示唆された。さらにデータベース解析を行い、これまでにHoxa9発現が高値であることが知られているNPM1変異陽性AMLで、TRIB1の発現が高値であることを見出した。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

今年度はヒトAML細胞株を用いた実験を中心に行い、COP1/TRIB1経路がヒトAMLの悪性化においても重要な役割を担っている可能性を示唆する結果を得ることができた。計画通りにプロジェクトは進行しており、Cop1/Trib1経路のAML発症・悪性化における役割の解明に向けては着実に進んでいると考え、「おおむね順調に進展している」とした。

今後の研究の推進方策

次年度は、より詳細なAML患者データベースの解析や臨床検体の解析を中心に行い、実臨床においてどのサブタイプのAMLでTRIB1/COP1経路が発症や悪性化に寄与しているかを探索する。並行して動物実験の準備を進め、Trib1発現AML細胞をマウスに移植し、in vivoでCop1をノックアウトした時に、AML発症が抑制されることを明らかにする予定である。またCop1 flox/Vav1-Creマウスの解析を行い、正常造血におけるCop1の役割の解明を目指していく。

研究成果

• [雑誌論文] Secreted mutant calreticulins as rogue cytokines in myeloproliferative neoplasms (2023)
  • 著者名/発表者名: Pecquet C, Papadopoulos N, Balligand T, Nivarthi H, Hug E, Xu E, Gisslinger H, Gisslinger B, Rumi E, Pietra D, Cavalloni C, Arcaini L, Cazzola M, Komatsu N, Kihara Y, Sunami Y, Edahiro Y, Araki M, Vainchenker W, Kralovics R, Constantinescu SN. et al.
  • 雑誌名: Blood 巻: 141 号: 8 ページ: 917-929
  • DOI: 10.1182/blood.2022016846
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] E3ユビキチンリガーゼ遺伝子Cop1 KO マウスにおける造血異常 (2024)
  • 著者名/発表者名: 角南 義孝、中村卓郎
  • 学会等名: 第28回造血器腫瘍研究会
• [学会発表] 急性骨髄性白血病におけるCOP1/TRIB1の役割と新規治療標的としての可能性 (2024)
  • 著者名/発表者名: 角南 義孝、中村卓郎
  • 学会等名: 2023年度先端モデル動物支援プラットフォーム AdAMS成果発表会
• [学会発表] Molecular evolution of AML by the well-conserved Trib1/Cop1 machinery (2023)
  • 著者名/発表者名: Yoshitaka Sunami, Seiko Yoshino, Takuro Nakamura
  • 学会等名: 第82回日本癌学会学術総会
• [学会発表] The role of E3 ubiquitin ligase COP1 in myeloid leukemogenesis (2023)
  • 著者名/発表者名: Yoshitaka Sunami, Takuro Nakamura
  • 学会等名: 第85回日本血液学会学術集会
• [学会発表] E3ユビキチンリガーゼCop1の白血病発症と造血における役割 (2023)
  • 著者名/発表者名: 角南義孝、中村卓郎
  • 学会等名: 第27回造血器腫瘍研究会
• [学会発表] The role of E3 ubiquitin ligase Cop1 in AML development and progression. (2022)
  • 著者名/発表者名: Sunami Y, Yoshino S, Nakamura T.
  • 学会等名: 第81回日本癌学会学術集会
• [学会発表] AML発症、進展に関わるE3ユビキチンリガーゼCOP1の役割 (2022)
  • 著者名/発表者名: 角南義孝、中村卓郎
  • 学会等名: 第84回日本血液学会学術集会