2022 Fiscal Year Annual Research Report
ゲノム・エピゲノム異常の統合的解析による炎症性肝発癌メカニズムの解明
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21J40204
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
井口 恵里子 京都大学, 医学研究科, 特別研究員(RPD)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | DNAメチル化 / 炎症性肝発癌 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
炎症性発癌への寄与が知られるActivation-induced cytidine deaminase (AID)によるゲノム変異プロファイルに、DNAメチル化が及ぼす影響を明らかにすることを目的とし、特に転写活性の高い遺伝子に作用するDNAメチル化酵素であるDNMT3Bに着目して研究を行っている。 AIDが非メチル化シトシンをチミンに変換するという性質を踏まえ、「DNMT3B KOにより非メチル化シトシンが増えればAIDによる変異が増えるであろう」と仮説を立て、マウスモデルによる検証を行った。
肝細胞特異的AID過剰発現・DNMT3B野生型マウス(コントロールモデル)では90週齢で25%程度の個体に腫瘍が見られたのに対し、肝細胞特異的AID過剰発現・DNMT3Bノックアウトマウス(DNMT3B KOモデル)ではほぼ100%の個体に腫瘍の自然発生が認められたが、DNMT3B KOモデルの腫瘍ではゲノム変異の数がコントロールモデルより有意に少なく、仮説に反する結果であった。その原因として、DNMT3B KOによりAIDタンパクレベルが顕著に低下する、DNMT3BタンパクとAIDタンパクが直接結合している、などの結果が得られたことにより、DNMT3Bの非存在下ではAIDタンパクが不安定となり変異原性も低下していることが示唆された。これはDNMT3BがDNAメチル化に限らず多様な働きを有し炎症性発癌過程に作用している可能性を支持する興味深い結果である。
またAID過剰発現を有さないDNMT3B KOマウスにおいても、90週齢において40%程度の個体に腫瘍の自然発生が見られることが分かり、DNMT3B KO単独により、ゲノム変異とは異なる発癌機序が働いているものと推測し、エピゲノム異常やDNA damage responseの異常などの可能性について、現在その機序の詳細を研究中である。
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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
AID過剰発現下では、DNMT3Bノックアウト(KO)により自然発生腫瘍の数が有意に増加する一方でゲノム変異は顕著に減少する、という一見矛盾した結果が得られていたため、この事象の機序について研究を行っている。
DNMT3B KOによりゲノム変異が減少する理由としては、DNMT3Bの非存在下ではAIDタンパクが不安定となり変異原性も低下していることが示唆され、DNMT3BがDNAメチル化に限らない多様な働きを持つ可能性が示された。この機序をさらに解析中である。
DNMT3B KOによりAIDを介したゲノム変異が減少するにも関わらず自然発生腫瘍の数が増える理由としては、（AID過剰発現を伴わない）DNMT3B KOマウスの表現型解析により、90週齢において40%程度の個体に腫瘍の自然発生が見られることが分かり、DNMT3B KO単独により、ゲノム変異とは独立した別の発癌機序が生じることが示唆された。具体的にはエピゲノム異常やDNA damage responseの異常などの可能性について現在解析中であり、次年度の課題となる。
当初の仮説とは異なる結果が得られてきていたが、その理由を十分に説明しうる追加実験結果が得られてきているため、概ね順調な経過と考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度の実験結果から、DNMT3B KOにより、ゲノム変異とは異なる何らかの別の自然発癌機序が働くものと考えられた。以前我々は（AID過剰発現を有さない）DNMT3B KOマウスが慢性肝炎刺激下では酸化ストレスの増強を介して腫瘍発生することを報告したが、炎症刺激を加えずともDNMT3B KOのみで自然発癌に至るという事象は、恒常性維持におけるDNMT3Bの重要性を強く支持するものであり、今後この機序について明らかにしていく必要がある。
その方策として、腫瘍組織や非腫瘍組織におけるトランスクリプトーム解析及びエピゲノム解析を検討中である。また、以前の報告において慢性炎症刺激下ではDNMT3B KOにより酸化的リン酸化及びリボゾームを含む各種代謝関連のgene setに発現低下が見られていため、DNMT3B KOによりDNA damage responseに変動が生じている可能性を考え、今後解析予定である。
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Research Products
(1 results)
