Cellular survival strategy through ATR-dependent DNA replication stress tolerance

近年ドライバー変異に起因する異常な細胞増殖に伴う高度なDNA複製ストレスが、ゲノム異常化を促進し、がんの発生を加速することが示唆されている。重要なことは、正常細胞では過剰なDNA複製ストレスに対して、細胞老化や細胞死を誘導し、発がんバリア機構が発動するが、同時に選択的圧力の下で生き残る「がんの創始細胞」を生み出すことである。そこで本年度はKRASG12V発現によるゲノム動態解析からDNA複製ストレスの原因を明らかにすることを目的とし、KRASG12V発現に伴うヘテロクロマチン領域のマーカーの変動を免疫染色法によって解析したところ、H3K27me3の上昇、およびそのPRC2依存性が認められた。EZH2の阻害剤はH3K27me3の上昇を抑制し、DNA複製進行の遅延を抑制した。さらにHP1発現抑制によって、DNA複製進行の遅延の抑制、および細胞生存率の回復が認められた。以上のことからKRASG12V発現はH3K27me3の上昇を伴う条件的ヘテロクロマチン化を促進すること、またDNA複製フォークの妨害因子は、ヘテロクロマチン化の主因であるHP１であることが示唆された。次にATR-PrimPolによるDNA複製ストレス耐性制御機構を明らかにするため、PrimPol発現抑制を利用し、再プライミングにおけるPrimPolの関与を検証したところ、KRASG12V発現によるDNA複製進行遅延に対する耐性にPrimPolが関与することを見出した。またPrimPolによる再プライミング発動のATR依存性を検証したところATR阻害剤によってDNA複製フォーク進行速度減少の回避が抑制されることを見出した。以上よりKRASG12V発現によるDNA複製ストレス耐性にはATR-PrimPol依存的な再プライミング機構が関与することが示唆された。

近年ドライバー変異に起因する異常な細胞増殖に伴う高度なDNA複製ストレスが、ゲノム異常化を促進し、がんの発生を加速することが示唆されている。重要なことは、正常細胞では過剰なDNA複製ストレスに対して、細胞老化や細胞死を誘導し、発がんバリア機構が発動するが、同時に選択的圧力の下で生き残る「がんの創始細胞」を生み出すことである。そこで本年度はKRASG12V発現によるゲノム動態解析からDNA複製ストレスの原因を明らかにすることを目的とし、KRASG12V発現に伴うヘテロクロマチン領域のマーカーの変動を免疫染色法によって解析したところ、H3K27me3の上昇、およびそのPRC2依存性が認められた。EZH2の阻害剤はH3K27me3の上昇を抑制し、DNA複製進行の遅延を抑制した。さらにHP1発現抑制によって、DNA複製進行の遅延の抑制、および細胞生存率の回復が認められた。以上のことからKRASG12V発現はH3K27me3の上昇を伴う条件的ヘテロクロマチン化を促進すること、またDNA複製フォークの妨害因子は、ヘテロクロマチン化の主因であるHP１であることが示唆された。次にATR-PrimPolによるDNA複製ストレス耐性制御機構を明らかにするため、PrimPol発現抑制を利用し、再プライミングにおけるPrimPolの関与を検証したところ、KRASG12V発現によるDNA複製進行遅延に対する耐性にPrimPolが関与することを見出した。またPrimPolによる再プライミング発動のATR依存性を検証したところATR阻害剤によってDNA複製フォーク進行速度減少の回避が抑制されることを見出した。以上よりKRASG12V発現によるDNA複製ストレス耐性にはATR-PrimPol依存的な再プライミング機構が関与することが示唆された。