グアニン四重鎖による翻訳制御に潜むがん細胞選択的な脆弱性

鸟嘌呤四链体翻译控制中隐藏的癌细胞选择性脆弱性

基本信息

批准号：
22K19469
负责人：
清宮啓之
金额：
$ 4.16万
依托单位：
Japanese Foundation for Cancer Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

テロメアに代表されるグアニンリッチな塩基配列は、グアニン四重鎖（G4）という高次構造を形成する。G4はがん関連遺伝子のプロモーター領域や5’非翻訳領域にも多く存在する。本研究は、G4リガンドと呼ばれるG4安定化化合物でがん細胞内のG4を安定化したときに観察される、細胞特異的脆弱性の分子基盤を明らかにすることを目的として、以下の検討を行った。（１）G4安定化によるゲノムワイドな翻訳抑制の標的特異性我々は、様々なヒト臓器由来のがん細胞株50種を用いた準備検討により、母核構造の異なる複数のG4リガンド（テロメスタチンやPhen-DC3など）に強い感受性を示すがん細胞11株を臓器横断的に同定している。うち6株はリガンドによる複製ストレス・DNA損傷応答を示さず、DNAのみならずRNAもG4リガンドの標的となることが示唆された。そこで今回、G4リガンドで処理したG4リガンド超感受性がん細胞株のトランスクリプトーム・プロテオーム複合解析を実施した。その結果、G4リガンドによって減少するタンパク質は、遺伝子センス鎖の5’非翻訳領域におけるG4形成配列密度が高いことが見出された。実際にこれらのRNA上のG4形成配列部位における翻訳効率がどのように変化しているかを明らかにするため、Ribo-seq解析に着手した。（２）G4安定化ががん細胞の生存・増殖システムを破綻に導く分子機構上記オミクス解析で同定された、G4リガンド処理で減少するタンパク質群の遺伝子オントロジー（GO）解析を行った。その結果、翻訳やリボソーム生合成などのGOタームが上位に描出された。これらのことから、G4リガンドは翻訳関連因子そのものの翻訳を抑制することで、最終的にタンパク質の生合成全体を抑制する可能性が示唆された。事実、G4リガンドを処理したがん細胞株では、タンパク質生合成の抑制が時間依存的なかたちで観察された。

以端粒为代表的富含鸟嘌呤的核苷酸序列形成了一种称为鸟嘌呤四链体（G4）的高阶结构。 G4也存在于启动子区域以及与癌症相关基因的5'未翻译区域中。这项研究进行了以下研究，目的是阐明当G4用G4稳定化合物稳定G4时，观察到的细胞特异性脆弱性的分子基础称为G4配体。（1）G4稳定化对全基因组转化抑制的目标特异性我们已经通过使用来自各种人体器官的50个癌细胞的制备研究来确定对具有不同母体核结构（例如端粒蛋白蛋白和PEN-DC3）的多个具有不同母体核结构（例如端粒蛋白和PEN-DC3）的癌细胞。其中，六个菌株没有配体诱导的复制应力或DNA损伤反应，这表明不仅DNA，而且RNA也是G4配体的靶标。因此，我们对经过G4配体处理的癌细胞系进行了转录组构成组合分析。结果，发现被G4配体降低的蛋白质在基因感官链的5'未翻译区域中具有高密度的G4形成序列。为了阐明这些RNA上G4形成序列位点的翻译效率如何实际变化，我们进行了Ribo-Seq分析。（2）G4稳定化导致癌细胞存活和增殖系统基因本体论（GO）分析的分子机制，对通过上述OMICS分析中确定的G4配体处理减少的蛋白质群分析。结果，在顶部描绘了诸如翻译和核糖体生物合成之类的术语。这些表明G4配体最终可以通过抑制翻译相关因子本身的翻译来抑制整体蛋白质生物合成。实际上，在用G4配体处理的癌细胞系中观察到蛋白质生物合成的抑制。