プロテオーム解析によるDNA損傷応答システムの破綻により生じる疾患発症因子の同定

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18H03372
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 岡 泰由 名古屋大学, 環境医学研究所, 特任助教 (60762383)
• 研究分担者: 荻 朋男 名古屋大学, 環境医学研究所, 教授 (80508317)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: DNA損傷応答システム / ゲノム不安定性 / 遺伝性疾患 / プロテオーム解析

研究実績の概要

DNA損傷応答 (DNA damage response, DDR)システムの破綻によって、ヒトでは様々な病態を示す遺伝性疾患を発症することが知られているが、依然として、疾患発症原因が不明なものが多く残されている。昨今の大規模ゲノム解析研究から、健常人のゲノムにも数多くの遺伝子変異が存在することが明らかにされてきた。エクソーム解析を行ったとしても、疾患原因遺伝子変異の絞り込みが困難なため、確定診断に至るのは20-30%程度といわれている。本研究の目的は、ゲノム解析結果とプロテオーム解析データを統合することで、ゲノム解析のみでは候補遺伝子を絞り込むことができなかった、DDRシステムの破綻によって発症した遺伝性疾患の発症因子を特定し、DDRシステムと多様な病態を示す遺伝性疾患との関連性を明らかにすることである。
エクソーム解析のみでは候補遺伝子変異の絞り込みには至らなかった、胎児期からの低身長、小頭症、大脳基底核と脳室周囲の石灰化を主徴とした、DDRシステムの破綻によって発症することが知られているゼッケル症候群疑いと診断された患者由来の不死化血球系細胞について、プロテオーム解析を実施した。その結果、核酸代謝関連酵素の蛋白質発現が健常人由来細胞と比較して顕著に低下していることを見出した。さらに、プロテオームデータの詳細な解析から、当該蛋白質が細胞内で相互作用している因子の発現量も低下していることが分かった。

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

エクソーム解析のみでは候補遺伝子変異の絞り込みには至らなかった、DDRシステムの破綻によって発症したことが疑われる症例について、プロテオーム解析により疾患発症の原因となり得る候補因子を絞り込むことができたため。また、当初の想定通り、プロテオーム解析から、疾患発症関連因子の蛋白質発現低下に加えて、細胞内で疾患発症関連因子と複合体を形成することで安定化している蛋白質についても発現量の低下を検出することができたため。

今後の研究の推進方策

エクソーム解析のみでは候補遺伝子変異の絞り込みには至らなかった、DDRシステムの破綻によって発症したことが疑われる症例について、引き続きプロテオーム解析を実施する。DDRシステムの破綻によって発症したことが疑われる症例の追加収集を行う。プロテオーム解析により絞り込みに成功した因子について、蛋白質の発現低下の原因となり得るイントロンならびに転写調節領域の変異を同定するために、全ゲノム解析とRNA-seq解析を実施する。プロテオーム解析により同定された疾患発症関連因子が機能未知の場合は、分子機能解析を実施する。

研究成果

• [雑誌論文] Functional Comparison of XPF Missense Mutations Associated to Multiple DNA Repair Disorders (2019)
  • 著者名/発表者名: Marin M, Ramirez MJ, Carmona MA, Jia N, Ogi T, Bogliolo M, Surralles J.
  • 雑誌名: Genes 巻: 10 ページ: 60～60
  • DOI: 10.3390/genes10010060
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Functional and clinical relevance of novel mutations in a large cohort of patients with Cockayne syndrome (2018)
  • 著者名/発表者名: Calmels N, Botta E, Jia N, Fawcett H, Nardo T, Nakazawa Y, Lanzafame M, Moriwaki S, Sugita K, Kubota M, Obringer C, Spitz MA, Stefanini M, Laugel V, Orioli D, Ogi T§, Lehmann A.
  • 雑誌名: Journal of Medical Genetics 巻: 55 ページ: 329～343
  • DOI: 10.1136/jmedgenet-2017-104877
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Cerebellar ataxia-dominant phenotype in patients with ERCC4 mutations (2018)
  • 著者名/発表者名: Doi H, Koyano S, Miyatake S, Nakajima S, Nakazawa Y, Kunii M, Tomita-Katsumoto A, Oda K, Yamaguchi Y, Fukai R, Ikeda S, Kato R, Ogata K, Kubota S, Hayashi N, Takahashi K, Tada M, Tanaka K, Nakashima M, Tsurusaki Y, Miyake N, Saitsu H, Ogi T, Aihara M, Takeuchi H, Matsumoto N, Tanaka F.
  • 雑誌名: Journal of Human Genetics 巻: 63 ページ: 417～423
  • DOI: 10.1038/s10038-017-0408-5
  • 査読あり
• [学会発表] マルチオミクス解析により同定した重症アイカルディ・ゴーティエ症候群の分子病態解析. (2019)
  • 著者名/発表者名: 岡 泰由, 荻 朋男.
  • 学会等名: 第41回日本小児遺伝学会学術集会
• [学会発表] Alterations in RNA polymerase IIo ubiquitination cause Cockayne syndrome-like premature aging phenotype in mice due to TC-NER defect. (2019)
  • 著者名/発表者名: Ogi T.
  • 学会等名: International Symposium on XP and other Nucleotide Excision Repair Disorders
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Alterations in RNA polymerase IIo ubiquitination cause Cockayne syndrome-like premature aging phenotype in mice due to TC-NER defect. (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakazawa Y, Ogi T.
  • 学会等名: International Symposium on XP and other Nucleotide Excision Repair Disorders
  • 国際学会
• [学会発表] ゲノム不安定性疾患群を中心とした希少難治性疾患の次世代マルチオミクス解析と難病プラットフォーム連携による疾患原因変異の検索. (2019)
  • 著者名/発表者名: 荻 朋男.
  • 学会等名: 難病プラットフォーム公開シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] DNA損傷依存的なRNAポリメラーゼのユビキチン化修飾の異常はDNA修復経路の欠損マウスで老化表現型を示す. (2019)
  • 著者名/発表者名: 荻 朋男.
  • 学会等名: 国立遺伝学研究所・研究集会「ゲノムの維持継承を支える分子基盤の包括的理解とその発展」
  • 招待講演
• [学会発表] Identification of pathogenic mutations in patients with rare diseases using multiomics approaches. (2018)
  • 著者名/発表者名: Oka Y, Ogi T.
  • 学会等名: Japanese Proteomics Society 2018 Conference (JPrOS 2018), 9th Asia-Oceania Human Proteome Organization (AOHUPO), and 66th Annual Conference on Mass Spectrometry
  • 国際学会
• [学会発表] ゲノム不安定性を示す遺伝性疾患の分子病態. (2018)
  • 著者名/発表者名: 中沢由華, 荻 朋男.
  • 学会等名: 第3回名大医薬系3部局交流シンポジウム～岐阜薬科大学・岐阜大学G-CHAIN・ラクオリア創薬合同シンポジウム～
• [学会発表] RNAポリメラーゼのユビキチン化修飾による転写共役ヌクレオチド除去修復の反応制御とコケイン症候群の病態. (2018)
  • 著者名/発表者名: 荻 朋男.
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] コケイン症候群の疾患責任遺伝子変異を特定する解析方法について. (2018)
  • 著者名/発表者名: 荻 朋男, 中沢由華.
  • 学会等名: コケイン症候群勉強会
• [備考] 名古屋大学環境医学研究所HP
  • URL: http://www.riem.nagoya-u.ac.jp/index.html
• [備考] 名古屋大学環境医学研究所 発生遺伝分野HP
  • URL: http://www.riem.nagoya-u.ac.jp/4/genetics/index.html