細胞増殖の起点となる核酸代謝の亢進のメカニズムの解明

• 研究領域: 生命素子による転写環境とエネルギー代謝のクロストーク制御
• 研究課題/領域番号: 24116503
• 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: 生物系
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 長嶋 剛史 東北大学, 医学(系)研究科(研究院), 非常勤講師 (80443000)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円); 2013年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2012年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
• キーワード: トランスクリプトーム解析 / 細胞周期 / 核酸代謝

研究概要

細胞周期進行に伴う転写の動態について、特に代謝酵素に注目し、発現量の変化パターンによるグループ化とプロモーター解析から転写による律速酵素の同定を試みた。その結果、増殖停止状態にあるNIH3T3細胞がFGF刺激による細胞増殖進行に伴ってグルタミンを基質とした核酸代謝カスケードを構成する酵素群の転写がただちに活性化すること、それらが類似した活性パターンを示すことを見いだした。網羅的データベース解析により、同様の傾向がヒト乳腺上皮細胞および線維芽細胞において見られることを見いだし、解析対象とした細胞に特有の現象ではなく複数種の細胞間で共通して見られる現象であることを確認した。
増殖停止状態から細胞増殖へ向かう際の核酸代謝酵素の遺伝子発現量をRT-qPCR法によって時間軸にそって計測しデータベース解析の結果を検証した。その結果、転写活性化のタイミングと応答性に顕著な特徴が認められた。増殖刺激後速やかに(4-6時間)活性化される遺伝子はリボヌクレオチド合成およびサルベージ経路に含まれる酵素であること、それらの活性化タイミングは刺激の強度に依存する事が明らかとなった。これは増殖因子の刺激強度に依存して細胞周期が進行するというFACS解析の結果とも一致していた。一方で刺激後後期(10時間以降)に発現する遺伝子の活性化タイミングと刺激強度の間に明確な相関は認められなかった。プロモーター解析の結果、これら二群の遺伝子は異なる転写因子に転写制御を受けていることが明らかとなった。
以上の結果から、核酸代謝に関わる酵素群はこれまで細胞周期進行の引き金と考えられてきたE2Fによる転写活性化ではなく、E2Fの活性化に先行して異なる転写因子によって誘導されていること、また経路上部に位置する酵素が転写による律速酵素である可能性を示した。

現在までの達成度 (区分)

理由

25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

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] RNA sequencing-based identification of aberrant imprinting in cloned mice. (2014)
  • 著者名/発表者名: Okae H, Matoba S, Nagashima T, Mizutani E, Inoue K, Ogonuki N, Chiba H, Funayama R, Tanaka S, Yaegashi N, Nakayama K, Sasaki H, Ogura A, Arima T.
  • 雑誌名: Hum Mol Genet. 巻: 23 号: 4 ページ: 992-1001
  • DOI: 10.1093/hmg/ddt495
  • 査読あり
• [雑誌論文] Exome sequencing identifies a novel TTN mutation in a family with hereditary myopathy with early respiratory failure (2013)
  • 著者名/発表者名: Izumi R, Niihori T, Aoki Y, Suzuki N, Kato M, Warita H, Takahashi T, Tateyama M, Nagashima T, Funayama R, Abe K, Nakayama K, Aoki M, Matsubara Y
  • 雑誌名: J Hum Genet 巻: 58(5) 号: 5 ページ: 259-66
  • DOI: 10.1038/jhg.2013.9
  • NAID: 10031177220
  • 査読あり
• [雑誌論文] Distinct MicroRNAs Expression Profile in Primary Biliary Cirrhosis and Evaluation of miR 505-3p and miR197-3p as Novel Biomarkers (2013)
  • 著者名/発表者名: Ninomiya, M., Kondo, Y., Funayama, R., Nagashima, T., Kogure, T., Kakazu, E., Kimura, O., Ueno, Y., Nakayama, K., Shimosegawa, T.
  • 雑誌名: PloS one 巻: 8 号: 6 ページ: e66086-e66086
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0066086
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gain-of-Function Mutations in RIT1 Cause Noonan Syndrome, a RAS/MAPK Pathway Syndrome (2013)
  • 著者名/発表者名: Aoki Y, Niihori T, Banio T, Okamoto N, Mizuno S, Kurosawa K, Ogata T, Takada F, Yano M, Ando T, Hoshika T, Barnett C, Ohashi H, Kawame H, Hasegawa T, Okutani T, Nagashima T, Hasegawa S, Funayama R, Nagashima T Nakayama K, Inoue S, Watanabe Y, Oeura T, Matsubara Y
  • 雑誌名: The American Journal of Human Genetics 巻: Volume 93, Issue 1 号: 1 ページ: 173-180
  • DOI: 10.1016/j.ajhg.2013.05.021
  • 査読あり
• [学会発表] Change of Trimethylation of H3K27 Occurs after Ras-mediated Transcriptional Regulation
  • 著者名/発表者名: Nakayama, K., Hosogane, M., Funayama, R., Nagashima, T.
  • 学会等名: NIH-Tohoku University-JSPS Symposium
  • 発表場所: 艮陵会館（宮城県仙台市）
• [学会発表] Comprehensive Analysis of Ras-Mediated Alternative Splicing
  • 著者名/発表者名: Matsushima, W., Funayama, R., Nagashima, T., Nakayama, K.
  • 学会等名: NIH-Tohoku University-JSPS Symposium
  • 発表場所: 艮陵会館（宮城県仙台市）
• [学会発表] Ras-MAPKシグナルを介したFas遺伝子の転写抑制機構の解析
  • 著者名/発表者名: 舟山 亮, 細金 正樹, 長嶋 剛史, 中山 啓子
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）
• [学会発表] がん遺伝子Rasによる転写変化後のH3K27me3修飾変化
  • 著者名/発表者名: 細金 正樹, 舟山 亮, 西田 有一郎, 長嶋 剛史, 中山 啓子
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド（兵庫県神戸市）