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碱基序列形成称为鸟嘌呤四链体 (G4) 的高级结构。 G4 在癌症相关基因的启动子区和 5' 非翻译区也很丰富。本研究的目的是阐明当癌细胞中的 G4 用称为 G4 配体的 G4 稳定化合物稳定时观察到的细胞特异性脆弱性的分子基础。（1）G4稳定化对全基因组翻译抑制的靶点特异性通过使用来自不同人体器官的50个癌细胞系的初步研究，我们发现具有不同核心结构的多个G4配体（例如telomestatin和）我们已经鉴定了11个癌细胞系跨器官对 Phen-DC3（例如 Phen-DC3）高度敏感。其中六个菌株没有表现出任何由配体引起的复制应激或 DNA 损伤反应，这表明不仅 DNA 而且 RNA 都是 G4 配体的靶标。因此，我们对用 G4 配体处理的 G4 配体过敏癌细胞系进行了转录组/蛋白质组联合分析。结果发现，被G4配体还原的蛋白质在基因正义链的5'非翻译区具有高密度的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变化，我们进行了 Ribo-seq 分析。 (2)G4稳定化导致癌细胞生存/增殖系统失败的分子机制我们对上述组学分析中鉴定出的、经G4配体处理后减少的蛋白质组进行了基因本体(GO)分析。因此，翻译和核糖体生物发生等 GO 术语被绘制在顶部。这些结果表明，G4 配体可能通过抑制翻译相关因子本身的翻译，最终抑制整个蛋白质生物合成。事实上，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呈时间依赖性。