「がんエピゲノム」を検出する新手法~がん治療薬のエピジェネティクス制御効果が判定可能に~

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2018-08-08 理化学研究所

理化学研究所(理研)生命機能科学研究センターエピジェネティクス制御研究ユニットの梅原崇史ユニットリーダー、生命医科学研究センターエピゲノム技術開発ユニットの蓑田亜希子ユニットリーダー、ゲノム制御ネットワーク研究チームのボグミル・カチコフスキー研究員、ライフサイエンス技術基盤研究センター機能性ゲノム解析部門エピゲノム技術開発ユニット(研究当時)のルーシー・ハンドコ研究員らの共同研究グループは、細胞のがん化に関わるエピゲノム[1]の目印を検出する技術を開発し、ヒトの肺がん細胞株における「エピゲノム地図[1]」を解明、公開しました。

本研究成果は、がん治療薬などの効果をエピゲノムのレベルで精密に判定する手法の開発につながると期待できます。

多くのがんにおいて、エピゲノムの異常によるがん遺伝子の発現上昇が確認されています。BETファミリータンパク質[2]は高アセチル化[3]ヒストン[4]への結合を介してがん化に関わり、この結合を阻害する薬剤をがん細胞に投与すると、遺伝子発現パターンが正常細胞に近づくケースが知られています。しかし、このタンパク質がエピゲノムに結合するときの主要標的である、ヒストンH4の高アセチル化修飾に対する阻害剤の効果は不明でした。今回、共同研究グループは、BETファミリータンパク質に対する阻害剤をヒト肺がん細胞株に投与してもヒストンH4の高アセチル化は影響を受けず、この修飾が極めて頑強な「がんエピゲノム」の目印であることを突き止めました。

本研究は、英国の科学雑誌『Epigenetics』の掲載に先立ち、オンライン版(8月6日付け)に掲載されました。

図 ヒストンとDNAの立体模型
(白がDNA、緑、青、赤、黄がヒストン8量体で、緑がヒストンH4である)

※共同研究グループ

理化学研究所
ライフサイエンス技術基盤研究センター 機能性ゲノム解析部門
エピゲノム技術開発ユニット(研究当時)
研究員 ルーシー・ハンドコ (Lusy Handoko)
生命医科学研究センター
ゲノム制御ネットワーク研究チーム
研究員 ボグミル・カチコフスキー (Bogumil Kaczkowski)
ゲノム情報解析チーム
チームリーダー チョウヂョン・ホン (Chung-Chau Hon)
特別研究員 マリーナ・リツィオ (Marina Lizio)
エピゲノム技術開発ユニット
ユニットリーダー 蓑田 亜希子(みのだ あきこ)
研究パートタイマーI プラシャンティ・ジャヤモハン (Prashanti Jeyamohan)
(以上、旧所属はライフサイエンス技術基盤研究センター 機能性ゲノム解析部門)
生命機能科学研究センター
エピジェネティクス制御研究ユニット
ユニットリーダー 梅原 崇史 (うめはら たかし)
技師 若森 昌聡 (わかもり まさとし)
翻訳構造解析研究ユニット
ユニットリーダー 伊藤 拓宏 (いとう たくひろ)
非天然型アミノ酸技術研究チーム
チームリーダー 坂本 健作 (さかもと けんさく)
(以上、旧所属はライフサイエンス技術基盤研究センター 構造・合成生物学部門)
ライフサイエンス技術基盤研究センター 構造・合成生物学部門
タンパク質機能・構造研究チーム(研究当時)
研究員 松田 貴意 (まつだ たかよし)
科技ハブ産連本部 バトンゾーン研究推進プログラム 横山特別研究室
特別招聘研究員 横山 茂之 (よこやま しげゆき)
(旧横山構造生物学研究室 上席研究員)

東京工業大学 科学技術創成研究院 細胞制御工学研究センター
助教 佐藤 優子 (さとう ゆうこ)
教授 木村 宏 (きむら ひろし)

※研究支援

本研究は、日本学術振興会(JSPS)科学研究費助成事業基盤研究B「超活性クロマチンの高分解能検出を介した疾患エピゲノム制御機構の理解(研究代表者:梅原崇史)」、科学技術振興機構(JST)戦略的創造研究推進事業さきがけ「「エピヌクレオソーム」の精密な再構成による遺伝子発現制御解析(研究代表者:梅原崇史)」による支援を受けて行われました。

背景

私たちの体を作る細胞の一つ一つに、ゲノムDNAが入っています。ヒトゲノムには約2万個の遺伝子が存在しますが、これらの遺伝子が一斉に働いているわけではありません。細胞には、特定の遺伝子をいつ、どこで、どんな環境で発現させるかを決める仕組みがあります。

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