aneuploidy（染色体異数性）と細胞の運命 －がん化、老化、分化－

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15H02398
• Research Institution: Mie University
• Principal Investigator: 稲垣 昌樹 三重大学, 医学系研究科, 教授 (30183007)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 後藤 英仁 愛知県がんセンター(研究所), 分子腫瘍学分野, ユニット長 (20393126) ; 笠原 広介 三重大学, 医学系研究科, 准教授 (90455535)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: aneuploidy / 老化 / がん化 / 分化 / 中間径フィラメント / 中心体 / 染色体

Outline of Annual Research Achievements

染色体の異数性（aneuploidy）ががん化に加えて、老化や分化とも関連をもつことが最近報告され注目を集めているが、aneuploidyとこれらの直接の因果関係を示すデータは少ない。我々は、間葉系細胞に特異的に発現する中間径フィラメント蛋白質であるビメンチンに変異を加えて細胞質分裂を障害したマウス（VIMSA/SA）の間葉系組織では、高効率に細胞がaneuploidyを示し、それとともに、早老症の表現型である白内障、皮下脂肪層減少、皮膚創傷治癒遅延、脊柱湾曲を認めた。本研究では、VIMSA/SAの解析をさらに進めるとともに、上皮細胞や筋細胞に4倍体（tetraploidy）を経由してaneuploidyを人工的に引き起こす遺伝子改変マウスを新たに作製し、aneuploidy とがん化、老化、分化との因果関係の直接的証明を試み、さらに、その分子メカニズムの解明を目指している。
我々は今回、中間径フィラメント蛋白質であるケラチン5／ケラチン14のリン酸化不全と細胞質分裂障害及び細胞運命との関連を解明するため、ケラチン5／ケラチン14の分裂期リン酸化部位を新たに探索した。その結果、マウスケラチン5のThr23及びThr144がCDK1キナーゼに、Ser30がオーロラAキナーゼに、Thr159がRhoキナーゼにそれぞれリン酸化されることを発見した。ケラチン5-Thr23に対するリン酸化抗体を作製しマウス組織を免疫染色した結果、組織レベルで分裂期リン酸化を検出できた。さらにこれらのリン酸化部位に変異を加えることで細胞質分裂障害が起こることが明らかとなった。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

ケラチン5／14についても新たな分裂期リン酸化部位の同定に成功し、これらのリン酸化が細胞質分裂に極めて重要であることを示すことができた。所属機関の異動により遺伝子改変マウスの導入に遅れはあったためマウス解析に若干の遅れはあるが、全体としてはおおむね順調に進展しているといえる。

Strategy for Future Research Activity

筋細胞に特異的に発現する中間径フィラメントであるデスミンについてもリン酸化不全ノックインマウスについても作製し、心筋などの筋組織に線維化と考えられる老化様症状を観察している。そこで、これらの現象が、デスミンのリン酸化不全による細胞質分裂障害に起因するか、4倍体細胞やaneupoloidy細胞の出現などから解析する。また、他の早老症マウスで報告されている心筋疲労や不整脈の有無についても検討する。

Research Products

• [Journal Article] EGF receptor kinase suppresses ciliogenesis through activation of USP8 deubiquitinase (2018)
  • Author(s): K. Kasahara, H. Aoki, T. Kiyono, S. Wang, H. Kagiwada, M. Yuge, T. Tanaka, Y. Nishimura, A. Moizoguchi, N. Goshima, M. Inagaki
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 22 Pages: 758
  • DOI: 10.1038/s41467-018-03117-y
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Regulation of keratin 5/14 intermediate filaments by CDK1, Aurora-B, and Rho-kinase (2018)
  • Author(s): Inaba H, Yamakawa D, Tomono Y, Enomoto A, Mii S, Kasahara K, Goto H, Inagaki M
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun Volume: 498 Pages: 544-550
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2018.03.016
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Increased Neuronal Differentiation of Neural Progenitor Cells Derived from Phosphovimentin-Deficient Mice (2018)
  • Author(s): Chen M, Puschmann TB, Marasek P, Inagaki M, Pekna M, Wilhelmsson U, Pekny M
  • Journal Title: Mol Neurobiol Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • DOI: doi: 10.1007/s12035-017-0759-0
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Sphingosine 1-phosphate signaling through its receptor S1P5 promotes chromosome segregation and mitotic progression (2017)
  • Author(s): Andrieu G, Ledoux A, Branka S, Bocquet M, Gilhodes J, Walzer T, Kasahara K, Inagaki M, Sabbadini RA, Cuvillier O, Hatzoglou A
  • Journal Title: Sci Signal Volume: 10 Pages: -
  • DOI: 10.1126/scisignal.aah4007
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research