Identification of genomic elements that promote hormone-responsive transient expression of oncogenes

鉴定促进癌基因激素反应性瞬时表达的基因组元件

基本信息

批准号：
21K07148
负责人：
山田真太郎
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K07148/
关键词：
性ホルモン DNAトポイソメラーゼ DNA二重鎖切断 DNA修復乳癌

项目摘要

性ホルモンの受容体は、転写因子として様々な遺伝子の転写を制御する。性ホルモン刺激後の転写応答時には、標的遺伝子の転写制御配列（プロモーターとエンハンサー）でゲノム切断がDNA topoisomerase II（TOP2）依存的にしばしば発生する。細胞がこのゲノム切断を効率よく再結合できないと、性ホルモン刺激後の転写応答が大きく変わる。本研究の目的は、ゲノム切断の修復と早期転写応答とのクロストークの分子メカニズムを明らかにすることである。得られた成果は、ATM、BRCA1、BRCA2などのDNA損傷修復遺伝子の変異の保因者が、乳癌や卵巣癌、前立腺癌を発症しやすいか、その問いに答える分子機構を解明する基盤となる。昨年度は、遺伝子破壊やノックダウンを行い、性ホルモン刺激後の転写応答時に生じるゲノム切断の修復に必要な因子を探索した。その結果、難治性のゲノム切断が蓄積するATMやTDP2などの変異体が新たに得られた。研究実施計画にしたがい、本年度は、ゲノム切断修復酵素が欠損した時の、外的刺激への転写応答変化を全ゲノムで解析した。具体的には、男性ホルモンであるアンドロゲンに暴露した前立腺癌細胞（LNCaP、男性ホルモン受容体陽性）の早期転写応答を解析した。難治性のゲノム切断が蓄積する変異体（TDP2）では、野生型細胞と比べ、c-MYCなどの発癌遺伝子の早期転写応答が亢進することを見出した。このことから、TDP2と同様にゲノム切断の修復が異常になるATMやBRCA1/2の変異の保因者が前立腺癌を起こしやすい原因の一つが、アンドロゲン暴露時の発癌遺伝子の異常な転写応答である可能性が推察された。次年度は、外的刺激直後に起こるTOP2の触媒反応の触媒部位をゲノム全体で決定する。そして、早期転写応答に必要なエンハンサーがTOP2の触媒部位である仮説を、発癌遺伝子のエンハンサーに絞って検証する。

性激素受体充当转录因子来控制各种基因的转录。在性激素刺激后的转录反应过程中，靶基因的转录控制序列（启动子和增强子）中经常发生基因组切割，以DNA拓扑异构酶II（TOP2）依赖性方式进行。当细胞无法有效地重组这些基因组断裂时，性激素刺激后的转录反应就会发生深刻的改变。本研究的目的是阐明基因组断裂修复和早期转录反应之间串扰的分子机制。获得的结果将构成阐明分子机制的基础，回答 DNA 损伤修复基因（如 ATM、BRCA1 和 BRCA2）突变携带者是否更有可能患乳腺癌、卵巢癌和前列腺癌的问题。去年，我们进行了基因破坏和敲除，以寻找修复性激素刺激后转录反应期间发生的基因组断裂所需的因子。结果，获得了积累难治性基因组断裂的新突变体，例如 ATM 和 TDP2。按照研究实施计划，今年我们分析了基因组断裂修复酶缺陷时整个基因组对外界刺激的转录反应的变化。具体来说，我们分析了暴露于雄激素（一种雄性激素）的前列腺癌细胞（LNCaP，雄激素受体阳性）的早期转录反应。我们发现，在积累难治性基因组断裂的突变体（TDP2）中，与野生型细胞相比，c-MYC 等致癌基因的早期转录反应得到增强。这表明，ATM 和 BRCA1/2 突变携带者容易患前列腺癌，原因之一是致癌基因在接触雄激素后出现异常转录反应，这些突变会导致 TDP2 等基因组断裂修复异常。推测有这个可能。明年，我们将确定整个基因组中外部刺激后立即发生的 TOP2 催化反应的催化位点。然后我们将测试以下假设：TOP2 的催化位点是早期转录反应所需的增强子，重点是癌基因增强子。

项目成果

期刊论文数量（20）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

ATM Suppresses c-Myc Overexpression in the Mammary Epithelium in Response to Estrogens

ATM 抑制乳腺上皮细胞对雌激素反应的 c-Myc 过度表达

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Rifat Najnin;Md Rasel Al Mahmud;Md Maminur Rahman;Shunichi Takeda;Hiroyuki Sasanuma;Naoto Shimizu;Salma Akter;Scott Keeney;and Shintaro Yamada
通讯作者：
and Shintaro Yamada

細胞外シグナル特異的エンハンサーにおける TOP2 依存的ゲノム切断と転写への影響

胞外信号特异性增强子的 TOP2 依赖性基因组切割及其对转录的影响

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
山田真太郎;Md Rasel Al Mahmud;村川泰裕;武田俊一
通讯作者：
武田俊一

Physiological concentrations of glucocorticoids induce pathological DNA double-strand breaks

DOI：
10.1111/gtc.12993
发表时间：
2022-12-07
期刊：
GENES TO CELLS
影响因子：
2.1
作者：
Akter，Salma;Shimba，Akihiro;Takeda，Shunichi
通讯作者：
Takeda，Shunichi

DNA損傷修復応答の破綻による臓器特異的発がん機構

DNA损伤修复反应失败导致的器官特异性致癌机制

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
岡田守弘;Sakan Yoo;山田真太郎
通讯作者：
山田真太郎

ATM suppresses c-Myc overexpression in mammary epithelium in response to estrogens

ATM 抑制乳腺上皮细胞对雌激素的反应而过度表达 c-Myc

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Rifat Najnin;Md Rasel Al Mahmud;Md Maminur Rahman;Hiroyuki Sasanuma;Naoto Shimizu;Salma Akter;Yasuhiro Murakawa;Scott Keeney;Shunichi Takeda;and Shintaro Yamada
通讯作者：
and Shintaro Yamada