ATRーARP8経路による発がん機構の解明

2020 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 19K07641
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 孫 継英 広島大学, 原爆放射線医科学研究所, 准教授 (80397926)
• 研究分担者: 田代 聡 広島大学, 原爆放射線医科学研究所, 教授 (20243610)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: ARP8 / ATR / replication stress

研究実績の概要

放射線や抗がん剤で誘導されたDNAの損傷は、その修復エラーによって突然変異や染色体構造異常などを誘導する。それによる遺伝情報の改変は、がんや白血病など悪性腫瘍の発症に繋がることが知られている。転写、複製、修復などのDNA代謝を制御するINO80クロマチンリモデリング複合体が関与する発がんの分子機構を解明するために、DNA複製フォーク障害の修復制御と染色体構造異常の形成抑制におけるATRによるINO80複合体構成因子ARP8リン酸化の役割を検討する。
我々は、ATMがINO80複合体の構成因子ARP8をリン酸化することで、抗がん剤エトポシドによる二次性白血病の疾患特異的染色体転座を抑制することを報告している。エトポシド処理によるARP8のリン酸化には、ATMだけでなくDNA 複製フォーク障害の修復に関与するリン酸化酵素ATRも関わっていることも明らかにした。令和元年度は、複製フォーク障害を誘導する薬剤を使ってARP8のリン酸化状況を検討した。その結果、ARP8は複製フォーク障害が誘導された後ATRによってリン酸化されることがわかった。令和2年度は、前年度の研究結果を踏まえ、主に複製フォーク障害の修復において、ATR-ARP8のリン酸化経路の関与について検討した。その結果、複製フォーク障害を誘導するDNA ポリメラーゼを特異的に阻害するAphidicolin(Aph)の処理を行ったところ、ARP8の野生型及びリン酸化欠損変異体の誘導型安定性発現細胞において、染色体の切断及び染色体型異常の発生頻度が異なることが分かった。これらの結果からATRによるARP8のリン酸化は複製フォーク障害の修復に関与することが考えられる。今後の研究でさらに検討を進めていく予定である。

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

令和2年度は、おおむね予定通りに研究を進めた。令和元年度の研究結果を踏まえ、主に複製フォーク障害の修復において、ATR-ARP8のリン酸化経路の関与について検討した。複製フォーク障害を誘導するDNA ポリメラーゼを特異的に阻害するAphの処理を行ったところ、ARP8の野生型及びリン酸化欠損変異体の誘導型安定性発現細胞において、染色体の切断及び染色体型異常の発生頻度が異なることが分かった。これらの結果からATRによるARP8のリン酸化は複製フォーク障害の修復に関与し、染色体安定性の維持に重要な役割を果たしていることが考えられる。

今後の研究の推進方策

前年度の研究結果を踏まえて、複製フォーク障害の修復においてATR－ARP8経路の作用機序を解明する予定である。複製フォーク障害を誘導する前後の野生型及びリン酸化変異体ARP8の安定性発現細胞を用いて、プロテオミクス解析を行い、ARP8と相互作用があるタンパク質を定性的解析する。

研究成果

• [雑誌論文] Evaluating Individual Radiosensitivity for the Prediction of Acute Toxicities of Chemoradiotherapy in Esophageal Cancer Patients (2021)
  • 著者名/発表者名: Nobuki Imano , Ikuno Nishibuchi , Emi Kawabata , Yasuha Kinugasa , Lin Shi , Chiemi Sakai , Mari Ishida , Hiroaki Sakane , Tomoyuki Akita , Takafumi Ishida , Tomoki Kimura , Yuji Murakami , Kimio Tanaka , Yasunori Horikoshi , Jiying Sun , Yasushi Nagata , Satoshi Tashiro
  • 雑誌名: Radiat Res 巻: 195 ページ: 244-252
  • DOI: 10.1667/RADE-20-00234.1.
  • 査読あり
• [学会発表] INO80クロマチン複合体のリン酸化が11q23染色体転座の形成を抑制する (2021)
  • 著者名/発表者名: 孫 継英、堀越保則、田代聡
  • 学会等名: 第３８回染色体ワークショップ 第１９回核ダイナミクス研究会
• [学会発表] The molecular mechanism of ARP8 phosphorylation in preventing 11q23 chromosomal translocations (2020)
  • 著者名/発表者名: Jiying Sun and Satoshi Tashiro
  • 学会等名: 第79回日本癌学会学術総会
• [学会発表] INO80 chromatin remodeling complex phosphorylation regulated by ATM prevents etoposide-induced chromosomal translocations (2020)
  • 著者名/発表者名: 孫 継英、堀越保則、田代聡
  • 学会等名: 第63回日本放射線影響学会