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化学シグナルの統合的分子プロファイリングによる四重鎖核酸の機能解明

公募研究

研究領域化学コミュニケーションのフロンティア
研究課題/領域番号 20H04789
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関公益財団法人がん研究会

研究代表者

清宮 啓之  公益財団法人がん研究会, がん化学療法センター 分子生物治療研究部, 部長 (50280623)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2020年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワードグアニン四重鎖 / テロメア / 天然化合物 / バイオプローブ / オミクス解析
研究開始時の研究の概要

テロメアなどのグアニンに富む塩基配列は、グアニン四重鎖(G4)と呼ばれる特殊な核酸高次構造を形成する。しかし、G4を生体レベルで検出・制御する技術は十分確立しておらず、この構造の真の生理的意義は不明である。本研究は、オミクス解析を基軸とする分子プロファイリングにより、G4の生理的意義の解明を目指す。具体的手法として、種々のG4安定化剤(G4リガンド)で処理したヒト細胞内の分子変動を網羅解析し、G4が本来つかさどる生理機能を描出する。本研究は化学シグナルと細胞応答を紐付けるため、創薬研究への応用展開も可能である。

研究実績の概要

グアニン四重鎖(G-quadruplex: G4)安定化物質(G4リガンド)であるテロメスタチンもしくはPhen-DC3を処理したヒト膵がん細胞のiTRAQプロテオーム解析により、これらのリガンドで共通して減少するタンパク質群を選別した。これらのうち、G4リガンドの作用点と想定されるG4形成配列を有する28個のタンパク質群を抽出し、さらにcBioPortalおよびDepMapプラットフォームのウェブ公開データベースを参照することで、遺伝子配列内にがん性のドライバー変異を有し、かつ、がん細胞の生存を支持すると想定される6つのタンパク質をG4リガンドの直接の標的候補因子として同定した。膵がん細胞をテロメスタチンもしくはPhen-DC3で処理すると、これらのタンパク質の発現レベルが実際に減少することをウェスタンブロット解析で確認した。以上の結果から、G4リガンドは上述の遺伝子群のmRNA上に形成されるG4構造を過度に安定化することで、当該転写産物からのタンパク質への翻訳を抑制し、制がん効果を発揮する可能性が示唆された。また、ミトコンドリアゲノムにはG4形成配列が豊富に存在することと一致して、同ゲノム由来の遺伝子発現はG4リガンドの影響を受け易いことが明らかとなった。このことから、G4は本来、ミトコンドリア遺伝子の発現を制御している可能性も示唆された。以上の結果を「化学コミュニケーション」の見地から考察すると、自然界に存在するテロメスタチン、ベルベリンなどの天然性のG4リガンドは、他の生物種のゲノムDNAもしくはRNA上のG4を安定化することで、当該因子の機能発現を抑制し、生存競争における優位性の獲得に貢献している可能性が考えられる。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 3件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (10件) (うち招待講演 7件) 備考 (2件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] Beijing University of Technology(中国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Institute for Basic Science/Pohang Univ Science and Technology(韓国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Cancer Research Center of Lyon(フランス)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Pericentromeric noncoding RNA changes DNA binding of CTCF and inflammatory gene expression in senescence and cancer2021

    • 著者名/発表者名
      Kenichi Miyata, Yoshinori Imai, Satoshi Hori, Mika Nishio, Tze Mun Loo, Ryo Okada, Liying Yang, Tomoyoshi Nakadai, et. al.
    • 雑誌名

      Proc Natl Acad Sci U S A

      巻: 118 号: 35

    • DOI

      10.1073/pnas.2025647118

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Neutralization of the induced VEGF-A potentiates the therapeutic effect of an anti-VEGFR2 antibody on gastric cancer in vivo2021

    • 著者名/発表者名
      Mashima Tetsuo、Wakatsuki Takeru、Kawata Naomi、Jang Myung-Kyu、Nagamori Akiko、Yoshida Haruka、Nakamura Kenichi、Migita Toshiro、Seimiya Hiroyuki、Yamaguchi Kensei
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 号: 1 ページ: 15125-15125

    • DOI

      10.1038/s41598-021-94584-9

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Chemical targeting of G-quadruplexes in telomeres and beyond for molecular cancer therapeutics2021

    • 著者名/発表者名
      Seimiya Hiroyuki、Nagasawa Kazuo、Shin-ya Kazuo
    • 雑誌名

      The Journal of Antibiotics

      巻: 74 号: 10 ページ: 617-628

    • DOI

      10.1038/s41429-021-00454-x

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Lamellarin 14, a derivative of marine alkaloids, inhibits the T790M/C797S mutant epidermal growth factor receptor2021

    • 著者名/発表者名
      Nishiya Naoyuki、Oku Yusuke、Ishikawa Chie、Fukuda Tsutomu、Dan Shingo、Mashima Tetsuo、Ushijima Masaru、Furukawa Yoko、Sasaki Yuka、Otsu Keishi、Sakyo Tomoko、Abe Masanori、Yonezawa Honami、Ishibashi Fumito、Matsuura Masaaki、Tomida Akihiro、Seimiya Hiroyuki、Yamori Takao、Iwao Masatomo、Uehara Yoshimasa
    • 雑誌名

      Cancer Science

      巻: - 号: 5 ページ: 1963-1974

    • DOI

      10.1111/cas.14839

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Design and synthesis of 14 and 15-membered macrocyclic scaffolds exhibiting inhibitory activities of hypoxia-inducible factor 1α2021

    • 著者名/発表者名
      Shimizu Takahiro、Takahashi Norihito、Huber Vincent J.、Asawa Yasunobu、Ueda Hiroki、Yoshimori Atsushi、Muramatsu Yukiko、Seimiya Hiroyuki、Kouji Hiroyuki、Nakamura Hiroyuki、Oguri Hiroki
    • 雑誌名

      Bioorganic & Medicinal Chemistry

      巻: 30 ページ: 115949-115949

    • DOI

      10.1016/j.bmc.2020.115949

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] G‐quadruplex‐forming nucleic acids interact with splicing factor 3B subunit 2 and suppress innate immune gene expression2021

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto Kyoko、Okamoto Keiji、Okabe Sachiko、Fujii Risa、Ueda Koji、Ohashi Kenichi、Seimiya Hiroyuki
    • 雑誌名

      Genes to Cells

      巻: 26 号: 2 ページ: 65-82

    • DOI

      10.1111/gtc.12824

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Target identification of a macrocyclic hexaoxazole G-quadruplex ligand using post-target-binding visualization2020

    • 著者名/発表者名
      Yasuda Mizuho、Ma Yue、Okabe Sachiko、Wakabayashi Yuki、Su Dongdong、Chang Young-Tae、Seimiya Hiroyuki、Tera Masayuki、Nagasawa Kazuo
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 56 号: 85 ページ: 12905-12908

    • DOI

      10.1039/d0cc04957c

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A fully synthetic 6-aza-artemisinin bearing an amphiphilic chain generates aggregates and exhibits anti-cancer activities2020

    • 著者名/発表者名
      H. Koi, N. Takahashi, Y. Fuchi, T. Umeno, Y. Muramatsu, H. Seimiya, Satoru Karasawa*, and H. Oguri*
    • 雑誌名

      Org. Biomol.Chem

      巻: 18 号: 28 ページ: 5339-5343

    • DOI

      10.1039/d0ob00919a

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crossroads of telomere biology and anticancer drug discovery2020

    • 著者名/発表者名
      Seimiya Hiroyuki
    • 雑誌名

      Cancer Science

      巻: 111 号: 9 ページ: 3089-3099

    • DOI

      10.1111/cas.14540

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] G-quadruplex in cancer biology and drug discovery.2020

    • 著者名/発表者名
      Nakanishi C, Seimiya H.
    • 雑誌名

      Biochem Biophys Res Commun

      巻: In press 号: 1 ページ: 45-50

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2020.03.178

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] テロメアパラドクスの探究と核酸のかたちを標的としたがん創薬2021

    • 著者名/発表者名
      清宮啓之
    • 学会等名
      徳島大学歯学部講義セミナー
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Targeting G-quadruplex nucleic acids for cancer therapeutics2021

    • 著者名/発表者名
      Seimiya, H
    • 学会等名
      第80回日本癌学会学術総会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 染色体の終わりから始まるがん創薬2021

    • 著者名/発表者名
      清宮啓之
    • 学会等名
      日本遺伝学会第93回大会,公開市民講座「がんの遺伝的多様性の理解からがんの治療法を考える」
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] テロメアから始まるがん創薬2021

    • 著者名/発表者名
      清宮啓之
    • 学会等名
      広島大学大学院薬科学特論・特講セミナー
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] G-quadruplexを標的としたがん創薬2021

    • 著者名/発表者名
      清宮啓之
    • 学会等名
      Takeda Science Urology
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Telomere as the starting point for new cancer molecular medicine2020

    • 著者名/発表者名
      清宮啓之
    • 学会等名
      広島大学大学院薬科学特論セミナー
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] テロメアから始まるがん創薬2020

    • 著者名/発表者名
      清宮啓之
    • 学会等名
      第24回日本がん分子標的治療学会学術集会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 制がん性グアニン四重鎖リガンド耐性がん細胞株の樹立と耐性機構 の解明2020

    • 著者名/発表者名
      岡部幸子, 新家一男, 旦慎吾, 長澤和夫, 清宮啓之
    • 学会等名
      第79回日本癌学会学術総会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 腫瘍形成におけるユビキチン様タンパク質ISG15の機能解明2020

    • 著者名/発表者名
      犬山慶輔,岡本啓治,藤原理恵,右田敏郎,清宮啓之
    • 学会等名
      第43回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 化学シグナルの統合的分子プロファイリングによる四重鎖核酸の機能解明2020

    • 著者名/発表者名
      清宮啓之
    • 学会等名
      化学コミュニケーションのフロンティア;第2回領域リトリート
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 研究室HP

    • URL

      https://www.jfcr.or.jp/chemotherapy/department/molecular_biotherapy/index.html

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 研究室ホームページ

    • URL

      https://www.jfcr.or.jp/chemotherapy/department/molecular_biotherapy/index.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [産業財産権] 新規化合物又はその薬理学的に許容される塩2020

    • 発明者名
      吉田稔,清宮啓之、他
    • 権利者名
      理化学研究所、がん研究会、株式会社ヤクルト本社
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2020
    • 取得年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

URL: 

公開日: 2020-04-28   更新日: 2022-12-28  

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