がん悪性化の根幹であるマスター転写因子の発現誘導メカニズムの解明

2020 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 20K07568
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 羽澤 勝治 金沢大学, 新学術創成研究機構, 准教授 (40622460)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 核膜孔複合体 / 扁平上皮癌 / 遺伝子発現 / 上皮分化

研究実績の概要

本研究では、核構造と結びついたゲノム構造・機能環境に着目し、核膜孔を構築する核膜孔複合体を介した、扁平上皮癌（SCC：Squamous Cell Carcinoma）特異的マスター転写因子（MTF: Master Transcription Factor）の発現が誘導され維持されるメカニズムを解明することを目的とした。TP63はSCC特異的MTFであり、遺伝子発現を強力に誘導するスーパーエンハンサー(SE)を形成する。TP63自身の発現もSEにより誘導される。そこでTP63に注目し、DNA-FISH法により核内空間におけるSEの局在解析を実施した。TP63を含めたいくつかのSEが核膜孔近傍に局在化することが明らかになった。これらの局在制御において、核膜孔複合体構成分子NUP153が中心的な役割を果たすことが遺伝子干渉による機能喪失実験により分かった。このNUP153を介して核膜孔複合体近傍に局在するSEは、mRNA輸送効率が高く、TP63の遺伝子発現を維持するための重要な機構であることが示唆された。
次に、NUP153のゲノム結合領域ならびに転写制御能力を評価するために、ChIP-seqおよびRNA-seqを行った。興味深いことに、NUP153の作用ゲノム領域と活性化クロマチン構造の指標であるH3K27ac領域は互いに排他的であった。また、NUP153が結合するゲノム領域に存在する遺伝子転写活性は、NUP153の発現量と相関しなかった。以上より、NUP153によるSEの局在制御には、SE領域ゲノムと相互作用ではなく、SE構成タンパク質との相互作用に依存することが示唆された。これらより、NUP153とゲノム相互作用はそれほど重要なイベントではなく、むしろNUP153とSE構成因子の間でおこるタンパク質相互作用が重要であることを明らかにした。

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

期間全体を通して計画した研究項目の７５％を達成できたため。

今後の研究の推進方策

SEを核膜近傍に局在化する分子メカニズムの解明に取り組む。現在、SE構成因子との相互作用に関わる領域を決定にむけて、NUP153変異体発現ベクターを構築している。これらを発現した細胞を用いた免疫沈降法とMS解析を組み合わせたプロテオミクス解析により、核膜孔複合体を介したMTF発現環境形成因子の全貌解明に取り組む。

研究成果

• [国際共同研究] Cedars-Sinai, CA(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Cedars-Sinai, CA
• [雑誌論文] Overexpression of SARS-CoV-2 protein ORF6 dislocates RAE1 and NUP98 from the nuclear pore complex. (2021)
  • 著者名/発表者名: Kato K, Ikliptikawati DK, Kobayashi A, Kondo H, Lim K, Hazawa M, Wong RW.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. 巻: 536 ページ: 59-66
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2020.11.115.
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] TP63, SOX2, and KLF5 Establish a Core Regulatory Circuitry That Controls Epigenetic and Transcription Patterns in Esophageal Squamous Cell Carcinoma Cell Lines. (2020)
  • 著者名/発表者名: Jiang YY, Jiang Y, Li CQ, Zhang Y, Dakle P, Kaur H, Deng JW, Lin RY, Han L, Xie JJ, Yan Y, Doan N, Zheng Y, Mayakonda A, Hazawa M, Xu L, Li Y, Aswad L, Jeitany M, Kanojia D, Guan XY, Said JW, Yang W, Fullwood MJ, Lin DC, Koeffler HP.
  • 雑誌名: Gastroenterology 巻: 154 ページ: 1311-1327
  • DOI: 10.1053/j.gastro.2020.06.050.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Spatiotemporally tracking of nano-biofilaments inside the nuclear pore complex core. (2020)
  • 著者名/発表者名: Mohamed MS, Hazawa M, Kobayashi A, Guillaud L, Watanabe-Nakayama T, Nakayama M, Wang H, Kodera N, Oshima M, Ando T, Wong RW
  • 雑誌名: Biomaterials 巻: 256 ページ: 120198
  • DOI: 10.1016/j.biomaterials.2020.120198.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] High-Speed AFM Reveals Molecular Dynamics of Human Influenza A Hemagglutinin and Its Interaction with Exosomes. (2020)
  • 著者名/発表者名: Lim K, Kodera N, Wang H, Mohamed MS, Hazawa M, Kobayashi A, Yoshida T, Hanayama R, Yano S, Ando T, Wong RW.
  • 雑誌名: Nano Lett. 巻: 20 ページ: 6320-6328
  • DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c01755.
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Gene-expression regulation by nuclear pore complex in squamous cell carcinoma (2020)
  • 著者名/発表者名: Masaharu Hazawa, Richard Wong
  • 学会等名: 第79回日本癌学会学術総会