Elucidation of spatiotemporal control mechanism of dead cell DNA degrading enzymes by phase separation

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DNase γ (別名DNase1L3)はDNase１ファミリーに属するDNA分解酵素で、DNase１とともに血流中に存在する。漏出したクロマチンはまずDNase γで大きく切断され、次にDNase１で細かく裁断されるが、その時間的・空間的使い分けのメカニズムは不明であった。最近、「相分離」という概念が知られるようになり、クロマチンもその構成タンパク質であるHistone H1によって形成された相分離液滴であることが分かってきた。Histone H1と同様にDNase γにも相分離タンパク質に特有のアミノ酸配列がある。そこで、DNase γは相分離クロマチンへの親和性が高く、これがDNase γとDNase１の使い分けに反映されているという仮説を立てた。本研究では、この仮説の検証と、各遺伝子改変マウスを用いて、DNase γとDNase１、そしてアポトーシス特異的なDNA分解酵素CADの生体内での役割の解明を目指している。我々はこれまでにDNase γとCADが血流中に存在するDNAすなわちcell-free DNA （cfDNA）の生成に関与することを明らかにしている。cfDNAは死細胞由来でネクローシスの場合は主にDNase γが、アポトーシスの場合はCADとDNase γがその生成に関与する。しかしながらCAD、DNase γ遺伝子の二重欠損マウスでも微量のcfDNAが検出された。そこで2022年度に CAD、DNase γ、DNase 1遺伝子の三重欠損マウスを用いて検討を行い、DNase 1もcfDNAの生成に関与することを見出した。さらに、以前よりDNase γ活性とがん患者の予後の関連性が報告されていた。そこで担癌マウスを作成したところ、DNase γ遺伝子欠損マウスでは野生型マウスに比べて腫瘍の増殖が速く、DNase γ活性と抗腫瘍効果の関連性を確認した。