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2022 年度 実施状況報告書

グアニン四重鎖による翻訳制御に潜むがん細胞選択的な脆弱性

研究課題

研究課題/領域番号 22K19469
研究機関公益財団法人がん研究会

研究代表者

清宮 啓之  公益財団法人がん研究会, がん化学療法センター 分子生物治療研究部, 部長 (50280623)

研究期間 (年度) 2022-06-30 – 2024-03-31
キーワードグアニン四重鎖 / 翻訳制御 / 抗悪性腫瘍薬 / 薬剤反応性 / 効果予測バイオマーカー
研究実績の概要

テロメアに代表されるグアニンリッチな塩基配列は、グアニン四重鎖(G4)という高次構造を形成する。G4はがん関連遺伝子のプロモーター領域や5’非翻訳領域にも多く存在する。本研究は、G4リガンドと呼ばれるG4安定化化合物でがん細胞内のG4を安定化したときに観察される、細胞特異的脆弱性の分子基盤を明らかにすることを目的として、以下の検討を行った。
(1)G4安定化によるゲノムワイドな翻訳抑制の標的特異性
我々は、様々なヒト臓器由来のがん細胞株50種を用いた準備検討により、母核構造の異なる複数のG4リガンド(テロメスタチンやPhen-DC3など)に強い感受性を示すがん細胞11株を臓器横断的に同定している。うち6株はリガンドによる複製ストレス・DNA損傷応答を示さず、DNAのみならずRNAもG4リガンドの標的となることが示唆された。そこで今回、G4リガンドで処理したG4リガンド超感受性がん細胞株のトランスクリプトーム・プロテオーム複合解析を実施した。その結果、G4リガンドによって減少するタンパク質は、遺伝子センス鎖の5’非翻訳領域におけるG4形成配列密度が高いことが見出された。実際にこれらのRNA上のG4形成配列部位における翻訳効率がどのように変化しているかを明らかにするため、Ribo-seq解析に着手した。
(2)G4安定化ががん細胞の生存・増殖システムを破綻に導く分子機構
上記オミクス解析で同定された、G4リガンド処理で減少するタンパク質群の遺伝子オントロジー(GO)解析を行った。その結果、翻訳やリボソーム生合成などのGOタームが上位に描出された。これらのことから、G4リガンドは翻訳関連因子そのものの翻訳を抑制することで、最終的にタンパク質の生合成全体を抑制する可能性が示唆された。事実、G4リガンドを処理したがん細胞株では、タンパク質生合成の抑制が時間依存的なかたちで観察された。

現在までの達成度 (区分)
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

RNA G4の安定化はタンパク質翻訳を抑制すると予想されたが、今回の結果はこの作業仮説を支持するものであった。我々はすでに試験管および細胞レベルにおいて、遺伝子配列のセンス鎖にG4形成配列を有するレポーター遺伝子のタンパク質への翻訳がG4リガンドによって抑制されることを確認している。今回の知見は、この現象がゲノムワイドに生じていることを示している。

今後の研究の推進方策

翻訳が停止する標的mRNAを網羅的に同定するとともに、翻訳停止領域におけるG4形成配列密度を評価することで、G4安定化によるゲノムワイドな翻訳抑制の標的特異性を明らかにする。一方、描出されたパスウェイ上の基幹因子を選別し、ゲノム編集・RNA干渉もしくは過剰発現などで当該因子に機能修飾を加え、機能抑制により細胞増殖が阻害されるか、機能亢進によりG4リガンド耐性が誘導されるかなどを調べる。さらに、当該因子の発現様態および細胞要求性(cell dependency)をG4リガンド超感受性がん細胞株と耐性がん細胞株で比較することで、G4リガンドに対する超感受性を規定する分子基盤を明らかにしたい。実験がうまく進まない場合のバックアップとして、G4リガンド感受性規定因子の直接同定を目指した検討も進める。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち招待講演 3件)

  • [国際共同研究] Universite Claude Bernard Lyon 1/Universite de Lyon/PSL Research University(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      Universite Claude Bernard Lyon 1/Universite de Lyon/PSL Research University
  • [雑誌論文] Role of EMT in the DNA damage response, double‐strand break repair pathway choice and its implications in cancer treatment2022

    • 著者名/発表者名
      Moyret‐Lalle Caroline、Prodhomme Melanie K.、Burlet Delphine、Kashiwagi Ayaka、Petrilli Virginie、Puisieux Alain、Seimiya Hiroyuki、Tissier Agnes
    • 雑誌名

      Cancer Science

      巻: 113 ページ: 2214~2223

    • DOI

      10.1111/cas.15389

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 制がん性グアニン四重鎖リガンドによるタンパク質生合成の阻害2023

    • 著者名/発表者名
      岡部幸子、茂木優奈、中西忠也、新家一男、長澤和夫、清宮啓之
    • 学会等名
      2022年度新学術変革領域研究学術研究支援基盤形成先端モデル動物支援プラットフォーム「成果発表会」
  • [学会発表] 制がん性グアニン四重鎖リガンドによるタンパク質生合成の阻害2022

    • 著者名/発表者名
      岡部幸子,新家一男,長澤和夫,清宮啓之
    • 学会等名
      第81回日本癌学会学術総会
  • [学会発表] がんの特性に基づく創薬の進歩2022

    • 著者名/発表者名
      清宮啓之
    • 学会等名
      第81回日本癌学会学術総会
    • 招待講演
  • [学会発表] がんのテロメアパラドクスを駆動する自然免疫システム2022

    • 著者名/発表者名
      山本菜摘、岡本啓治、藤原理恵、犬山慶輔、右田敏郎、馬島哲夫、清宮啓之
    • 学会等名
      文部科学省学術変革領域研究先端モデル動物支援プラットフォーム2022年度若手支援技術講習会
  • [学会発表] 制がん性グアニン四重鎖リガンドの薬力学的バイオマーカーとしてのミトコンドリアRNAの発現変動2022

    • 著者名/発表者名
      岡部幸子,新家一男,長澤和夫,清宮啓之
    • 学会等名
      第26回日本がん分子標的治療学会学術集会
  • [学会発表] テロメアから始まるがん創薬2022

    • 著者名/発表者名
      清宮啓之
    • 学会等名
      広島大学大学院医系科学研究科薬科学特論・特講講義セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] テロメアを起点としたがん創薬2022

    • 著者名/発表者名
      清宮啓之
    • 学会等名
      レドックスR&D戦略委員会 第2回企画シンポジウム「老化制御およびテロメア研究の新基軸」
    • 招待講演

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公開日: 2023-12-25  

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