2015 Fiscal Year Annual Research Report
ARID1Aを含むBAF複合体のNHEJとNERでの機能と癌治療
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15H01737
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
安井 明 東北大学, 加齢医学研究所, 教授 (60191110)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | クロマチンリモデリング / ARID1A / NHEJ / 癌治療 / シスプラチン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ARID1Aを含むBAF複合体因子でノックダウンをするとX線やシスプラチンに感受性を示す因子を同定したが、それらの細胞は同時に紫外線にも感受性で、紫外線によるDNA損傷を修復するヌクレオチド除去修復の因子であるXPAの損傷への集積が減少していることが分った。これらの事は、BAF複合体が二重鎖切断のNHEJのみならず紫外線のNERにも必要なgeneralな因子であることを示唆している。ARID1Aは転写においてターゲットのDNA配列に結合する因子と考えられているので、ARID1Aと修復蛋白との直接結合の可能性があり、NHEJ蛋白との結合を調べると、ARID1AとKUの直接結合が確認出来た。250kDaを越えるARID1AとARID1BをGST融合蛋白としてバキュロ細胞で発現させることに成功した。これらの蛋白と種々の修復蛋白との相互作用を調べる事が可能になった。癌治療との関係では、ARID1Aとエピスタティックな因子を複数同定した。これらの因子の機能から、ARID1A欠損細胞をより感受性にする方法の検索を行っている。他のクロマチンリモデリング因子でDNA修復に関わる因子として、RNA PolIIの転写のelongationを促進するENLがヒストンユビキチン化による転写抑制に関わるポリコーム複合体PRC1のBMI1と直接結合をする事を発見した。我々が以前に樹立した、転写の進行と二重鎖切断の影響をリアルタイムで視る細胞実験系を用いて、進行する転写部位の近傍で生じた二重鎖切断により活性化されたATMがENLをリン酸化し、それによりENLを含むSEC (super elongation complex)複合体が構造変化を起こしてENLとBMI1の結合が可能になり、PRC1がヒストンH2Aをユビキチン化して転写を抑制する事が明らかになった。この機構が修復につながる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ARID1Aと修復蛋白との直接結合を調べると、ARID1AとKU蛋白の直接結合が確認出来た。このことは、ARID1AとBAF複合体がDNA二重鎖切断の修復に関わっている事の直接的な証拠である。その修復に関与する他のBAF因子も癌の治療の際のターゲットになる事を意味している。250kDaを越えるARID1AとARID1BをそれぞれGST融合蛋白としてバキュロ細胞で発現させて精製することに成功した。その実験により、ARID1AのみならずARID1BもKUと結合することから明らかになった。転写の制御機構でのARID1AとARID1Bはmutually exclusiveと考えられているが、DNA損傷応答と修復では双方とも同じ様に重要である事の証拠となる。ARID1Aを含むBAF複合体のDNA損傷修復への関与の分子機構が少し解明出来た事により、現在、ARID1Aのみをターゲットとして繰り広げられている抗癌剤の開発のターゲットを他のBAF因子に広げ、DNA修復欠損をさらに検索する事が可能になった。細胞の癌化や老化に関わるDNA損傷による転写の抑制機構については、大きな進展が得られた。これまで、DSBはATMにより転写を広範囲で抑制する事が知られていたが、その機構は全く分っていなかった。今回、ENLがATMによりリン酸化されてポリコームPRC1複合体のBMI1と結合し転写部位にユビキチンE3をリクルートして進行中のRNAPolIIの周りのヒストンH2Aをユビキチン化して転写を抑制する機構を明らかにした。Mol Cellの編集者はこの論文の解説の文を同じ号に発表して発見を讃えた。
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| Strategy for Future Research Activity |
ARID1Aを含むBAF複合体の二重鎖切断修復(NHEJ)やヌクレオチド除去修復への関与の機構をより詳しく解析する。それぞれの修復の上流に位置すると考えられている蛋白質の損傷への集積へのBAF因子の影響を調べて、BAF因子のクロマチンリモデリング機能がどこで必要かを明らかにする。とりわけ興味があるのは、NHEJの上流の53BP1やγH2AXとBAF複合体の機能位置の前後を見る事である。ヌクレオチド除去修復では、XPCやDDB1の機能とBAFの作用点との関係を明らかにする。
ARID1AとARID1Bが相互作用する修復蛋白や上流のシグナル伝達機能に関わる因子を同定する。
ARID1Aを含むBAF因子が癌細胞では高頻度の変異と発現欠損を示しことが最近の癌細胞ゲノムの全シークエンシングや我々の肺がん細胞株のwestern解析で明らかになっている。これらの細胞はU2OS細胞のようなp53の正常な細胞ではシスプラチンに高感受性をもたらす。臨床での癌治療では、多くの癌細胞は治療の始まりにはシスプラチンに感受性であると言う経験則がある。この傾向はARID1Aを含む修復に働くBAF複合体因子の変異や発現欠損に依って引き起こされているかどうかを、臨床サンプルを用いて検証し、臨床サンプルの内、BAF複合体欠損であるかどうかを調べる方法の開発とそれを用いてがん組織のシスプラチン感受性を予測することを目指して研究を進める。
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Research Products
(7 results)
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[Presentation] Chromatin remodeling and DNA repair2015
Author(s)
Akira Yasui
Organizer
Nuclear organization for genome stability
Place of Presentation
Osaka, Institutr for Protein Research, Osaka University
Year and Date
2015-05-18 – 2015-05-19
Int'l Joint Research / Invited
