Wntシグナルの新規標的制御異常による大腸腫瘍の発生機序の解明

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H03575
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 古川 洋一 東京大学, 医科学研究所, 教授 (20272560)
• 研究分担者: 山口 貴世志 東京大学, 医科学研究所, 特任講師 (50466843) ; 池上 恒雄 東京大学, 医科学研究所, 准教授 (80396712)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: がん / シグナル伝達 / Wnt

研究実績の概要

平成30年度は、古典的Wntシグナル(β-catenin/TCF7L2)により転写抑制されるinterferon-induced protein with tetratricopeptide repeats 2 (IFIT2) について、その発現調節メカニズムの詳細な解析を行った。IFIT2の転写開始点のすぐ上流の-20～+20に、Wntシグナルで調節される転写調節領域があることを発見した。さらにその領域に結合する候補転写因子としてinterferon regulatory factors 1-9 (IRF1-9) が予測された。これらの候補転写因子を細胞内に過剰発現させ、IFIT2のレポーター活性や発現を変化させるか検討したところ、IRF1とIRF7がレポーターの活性化と共に発現上昇を引き起こすことが示された。また、このうちIRF1だけがWntシグナルにより発現抑制されることが判明した。これらの結果からWntシグナルの活性化によるIFIT2の発現低下には、IRF1の発現低下が関与することが示唆された。次にIRF1の発現低下に、転写や翻訳、タンパク分解が関係するかどうか調べたところ、Wntシグナルの活性化によるIRF1タンパク質の不安定化が関与していることが明らかとなった。また別の解析でIRF1の過剰発現がアポトーシスを誘導することから、IRF1の発現低下は腫瘍細胞の細胞死回避に寄与していることが示された。
上記の結果に加えて、古典的Wntシグナルにより発現誘導される新規遺伝子Xについて、その転写調節領域の探索を行ったところ、Xの5'-flanking領域にWntシグナルにより転写が活性化される領域を同定した。さらにこの領域内にTCF7L2結合モチーフを複数同定し、これらのモチーフが転写活性化に重要であることも突き止めた。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

昨年度（平成29年度）は、古典的Wntシグナルにより転写が抑制される候補遺伝子としてinterferon-induced protein with tetratricopeptide repeats 2 (IFIT2)遺伝子を同定した。またその発現調節機序の解析により、IFIT2プロモーター領域にWntシグナルで抑制される領域があることを見出した。平成30年度は、その領域に結合する候補分子の解析から、IRF1がIFIT2の転写に関わっていること、さらにIRF1がWntシグナルによって負に制御されることを発見した。またWntシグナルによるIRF1の抑制には、タンパク質の安定性の低下が関わっていることを見出した。この発見は、Wntシグナルの活性化がβ-カテニンタンパク質の安定性を増加させその発現を誘導する一方で、IRF1タンパク質の安定性を低下させその発現を減少させていることを示したもので、Wntシグナルの下流分子の新たな調節機序を示すものである。またこれらの結果は、論文(Ohsugi T, et al. Oncotarget 8(59):100176-100186, 2017.)として報告されたほか、Oncogeneにアクセプトされ現在印刷中である。さらにWntシグナルにより発現が誘導される遺伝子の解析では、FRMD5が新たな下流遺伝子であること、その発現がDNA複製や細胞周期、細胞外マトリクスとの関連に関与することを明らかにし報告している(Zhu C, et al. Cancer Sci, 108(4): 612-619, 2017.)。以上のことから、研究は計画以上に順調に進んでいると思われる。

今後の研究の推進方策

今後（2019年度）は、β-catenin/TCF7L2 により転写抑制される調節転写因子として同定されたInterferon Regulatory Factor 1 (IRF1)について、その調節メカニズム検討を行う。平成30年度までの研究から、IRF1がWntシグナルにより抑制されていることが明らかになった。そこで、どのような機序によりWntシグナルがIRF1を抑制するのかを解明する予定である。さらにIRF1以外に同様のメカニズムで負に抑制されている分子がないか、候補分子の探索も実施する。候補分子が発見された場合には、それらの機能や下流分子の同定も試みる。
またβ-catenin/TCF7L2 により発現誘導される新規遺伝子Xの上流で、Wntシグナルにより制御される転写調節領域にβ-catenin/TCF7L2複合体が結合するかどうか検討する。さらにXがどのような機能を有しているのかを、がん細胞におけるsiRNAによる機能阻害や、非発現細胞における遺伝子導入によりどのような遺伝子発現、あるいは表現型に変化をもたらすのかを調べる。そして、Xの抑制ががん細胞の新規治療法候補となるか、あるいは腫瘍のバイオマーカーとなるかどうかも調べる予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Anti-apoptotic effect by the suppression of IRF1 as a downstream of Wnt/β-catenin signaling in colorectal cancer cells (2019)
  • 著者名/発表者名: Ohsugi T, Yamaguchi K, Zhu C, Ikenoue T, Takane K, Shinozaki M, Tsurita G, Yano H, Furukawa Y.
  • 雑誌名: Oncogene 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of an MSI-positive colon tumor with aberrant DNA methylation in a PPAP patient (2019)
  • 著者名/発表者名: Yamaguch K, Shimizu E, Yamaguchi R, Imoto S, Komura M, Hatakeyama S, Noguchi R, Takane K, Ikenoue T, Gohda Y, Yano H, Miyano S, Furukawa Y.
  • 雑誌名: Journal of Human Genetics 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • 査読あり
• [雑誌論文] Efficacy of liquid-based genetic diagnosis of endometrial cancer (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsuura M, Yamaguchi K, Tamate M, Satohisa S, Teramoto M, Iwasaki M, Sugita S, Hasegawa T, Koubo R, Takane K, Ikenoue T, Furukawa Y, Saito T.
  • 雑誌名: Cancer Science 巻: 109 ページ: 4025-4032
  • DOI: 10.1111/cas.13819
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Fbxo22-mediated KDM4B degradation determines selective estrogen receptor modulator activity in breast cancer. (2018)
  • 著者名/発表者名: Johmura Y, Maeda I, Suzuki N, Wu W, Goda A, Morita M, Yamaguchi K, Yamamoto M, Nagasawa S, Kojima Y, Tsugawa K, Inoue N, Miyoshi Y, Osako T, Akiyama F, Maruyama R, Inoue JI, Furukawa Y, Ohta T, Nakanishi M.
  • 雑誌名: The Journal of Clinical Investigation 巻: 128 ページ: 5603-5619
  • DOI: 10.1172/JCI121679
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Genetic variation determines VEGF-A plasma levels in cancer patients. (2018)
  • 著者名/発表者名: Innocenti F, Jiang C, Sibley AB, Etheridge AS, Hatch AJ, Denning S, Niedzwiecki D, Shterev ID, Lin J, Furukawa Y, Kubo M, Kindler HL, Auman JT, Venook AP, Hurwitz HI, McLeod HL, Ratain MJ, Gordan R, Nixon AB, Owzar K.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 ページ: 16332
  • DOI: 10.1038/s41598-018-34506-4
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Germline genome-wide association studies in women receiving neoadjuvant chemotherapy with or without bevacizumab. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ingle JN, Kalari KR, Wickerham DL, von Minckwitz G, Fasching PA, Furukawa Y, Mushiroda T, Goetz MP, Barman P, Carlson EE, Rastogi P, Costantino JP, Cairns J, Paik S, Bear HD, Kubo M, Wang L, Wolmark N, Weinshilboum RM.
  • 雑誌名: Pharmacogenet Genomics 巻: 28 ページ: 147-152
  • DOI: 10.1097/FPC.0000000000000337
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Wnt/β-catenin signaling controls interferon regulatory factor 1 (IRF1) in colorectal cancer cells. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi K, Ohsugi T, Takane K, Ikenoue T, Furukawa Y
  • 学会等名: 11th AACR-JCA Joint Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Genetic analysis of pseudomyxoma peritonei (2018)
  • 著者名/発表者名: Furukawa Y
  • 学会等名: The 9th Asian Pacific Topic Conference
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Molecular features of colorectal cancer in patient with polymerase proofreading-associated polyposis (PPAP) (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi K, Shimizu E, Hatakeyama S, Noguchi R, Ikenoue T, Yamaguchi R, Imoto S, Miyano S, Furukawa Y
  • 学会等名: The Joint Symposium of the 13th International Symposium of the Institute Network for Biomedical Sciences and the 28th Hot Spring Harbor International Symposium 2018
  • 国際学会
• [備考] 東京大学医科学研究所臨床ゲノム腫瘍学分野古川洋一研究室
  • URL: http://www.ims.u-tokyo.ac.jp/furukawa/research/