2020 Fiscal Year Annual Research Report
Regulation of Genome Stability in Medaka
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20H00631
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
藤堂 剛 大阪大学, 放射線科学基盤機構附属ラジオアイソトープ総合センター, 招へい教授 (90163948)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
瀬々 潤 株式会社ヒューマノーム研究所, 本社, 代表取締役社長 (40361539)
吉村 崇 大阪大学, 放射線科学基盤機構附属ラジオアイソトープ総合センター, 教授 (90323336)
Canela Andres 京都大学, 白眉センター, 特定准教授 (90837585)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ゲノム構造変異 / DNA二重鎖切断 / 自然発がん / メダカ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
がんは遺伝子の病気と言われるように、遺伝情報の撹乱は発がんの重要要因である。多数の遺伝子を含む遺伝情報の総体を「ゲノム」と呼ぶが、我々の身体は「ゲノムを正常に維持する」精密な機構を備えており、発がんを抑制している。メダカはモデル実験動物として優れた特性を持っている。私たちは、このメダカの特性を利用し、「ゲノム維持機構の破綻」により高頻度に発がんする「発がんモデル系」を樹立している。この系を用い、「ゲノムの変異」が「発がん」にどのように繋がっているのかを解明する研究を計画している。
「ゲノム恒常性」は生命の根本であり、全ての生物は厳密な「ゲノム維持機構」を備えている。しかしながら、ゲノムへの恒常的なストレスは、その監視機構をかいくぐりゲノム不安定性を誘発し、発がん等多様な疾患を引き起こす。我々は、メダカをモデル生物として、「自然発がん」及び「高頻度ヘテロ接合性消失」といった2つのゲノム不安定性解析系を樹立している。いずれも明確な表現型であり、他のモデル生物では観られないユニークな系である。メダカを用いる利点は、個体・体組織から細胞レベルまでの解析が可能であること、またコンパクトなゲノムを持ちNGSによる解析に適している点である。本申請では、上記ゲノム不安定性メダカのゲノム解析に、NGSによる「ゲノム変異解析」「DNA損傷部位の直接検出」等新たな手法を適用し、「ゲノム維持機構」の個体・組織からゲノムレベルまでの包括的理解を目指す。
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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
我々が樹立したメダカ変異体は、特性の成育時期に、大腸がんを、全ての個体で自然発症するといった極めてユニークな表現系を示す。この変異体は、TLS DNAポリメラーゼと呼ばれる特殊なDNA複製酵素が欠損している。当該遺伝子は、DNA複製フォークの停止を解除する機能を持っており、複製フォーク停止により誘発されるDNA二重鎖切断(DSB)の回避機能を持っている。従って、本遺伝子欠損によるDSBの蓄積が発がんの要因であることが考えられた。このDSBを直接検出する手法を確立し、本変異体由来培養細胞では正常細胞に比べより多くのDSBが誘発されていることを確認している。本年度は、誘発されるDSBに染色体領域特異性が見られるのかどうかを、複数個体から樹立した細胞クローンにおいて確認した。その結果、ある程度の共通性はあるものの、各クローンにより異なる分布を示すことが明らかになった。
がん細胞にはヘテロ接合性喪失(LOH)が多発していることが知られている。我々は、DNA損傷部位でLOHを高頻度の誘発するメダカ変異体(rev1-HN)を報告している。rev1-HN変異を導入により、本変異体の発がん表現型にどの様な影響を観察する目的で、ダブル変異体(DKO)の樹立を、両変異体の交配により開始した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は主に以下の2点に重点を置き研究を進める。
１）本変異体にヘテロ接合性喪失(LOH)高頻度誘発変異を導入したDKO樹立を昨年度に引き続き行う。十分な数のDKO個体が揃い次第、寿命測定を開始するとともに、発がんの観察を行う。DKO個体の寿命を確認後、死亡間近の発がん個体からがん細胞の回収を行い、今後の解析用サンプルとする。
２）がん抑制遺伝子の欠損は、発がんの重要な要因である。BAP1は、近年報告されたがん抑制遺伝子である。がん抑制遺伝子欠損の本変異体表現型に与える作用を確認する目的で、BAP1遺伝子のメダカ変異体の作製を開始する。
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[Journal Article] nvolvement of Rev1 in alkylating agent-induced loss of heterozygosity in Oryzias latipes.2020
Author(s)
Fujikawa Y, Ishikawa-Fujiwara T, Kuo T, Shinkai N, Shoji T, Kawasaki T, Kamei Y, Sakuraba Y, Sato A, Kinoshita M, Gondo Y, Yuba S, Tsujimura T, Sese J, Todo T
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Journal Title
Genes Cell
Volume: ２５
Pages: 124-138
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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