タンパク質シトルリン化酵素PAD4による癌抑制機構の解析

蛋白瓜氨酸酶PAD4抑癌机​​制分析

• 批准号: 16K07134
• 负责人: 中島 克彦
• 金额: $ 3.08万
• 依托单位: National Cancer Center Japan
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-10-21 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16K07134/
• 关键词: シトルリン化; 癌; 翻訳後修飾

タンパク質シトルリン化酵素（PAD）は、タンパク質中のアルギニン残基をシトルリン残基へと変換するタンパク質修飾酵素である。PADファミリーのひとつであるPAD4は、コアヒストンをシトルリン化し遺伝子発現制御に関与する。近年、造血多能性細胞に発現するPAD4は、ヒストンシトルリン化を介して癌遺伝子MYCを抑制し、細胞増殖を制御することを見いだした。本研究では、PAD4の細胞分化や増殖への関与を明らかにするために、マウス白血病細胞であるM1細胞を利用した。M1細胞は、インターロイキン-6（IL-6）を加え培養すると細胞死及びマクロファージへの細胞分化を誘導する。最初に、マウスPAD4の酵素活性欠失変異体（D473A）cDNAを作製し、レンチウイルスを用いて、GFP、PAD4、D473AをM1細胞に導入し安定発現細胞を樹立した。これら細胞におけるc-Mycの発現量や細胞増殖速度はほぼ同程度であった。しかし、IL-6で処理すると、PAD4発現細胞では、D473A発現細胞に比べて細胞死の誘導が有意に上昇した。またIL-6処理すると、PAD4発現細胞でD473A発現細胞に比べてc-Mycの発現がより強く抑制されることが分かった。次に、これら細胞株を用いてマイクロアレイ解析を行い、PAD4が制御する遺伝子を網羅的に調べた。PAD4発現細胞とGFP発現細胞を変動遺伝子数で比較すると、未処理細胞では増加する数と減少する数はほぼ同じであったが、IL-6処理すると減少遺伝子の数がPAD4発現細胞では２倍程度多かった。また、IL-6処理時にPAD4発現細胞で抑制される遺伝子群には、BCLファミリーなどのアポトーシス抑制因子が含まれることが分かった。今回の結果から、M1細胞においてIL-6刺激によりPAD4が活性化し、細胞死誘導を促進することが示唆された。PAD4の活性化やそれによる細胞死誘導の分子機構の解明は今後の課題である。

Tranparkin transforming enzyme (PAD) is an enzyme that modifies tranparkin by converting an allicin residue into a sitarin residue in tranparkin. PAD4 is the most important part of the development process. In recent years, the development of hematopoietic pluripotent cells in PAD4 has led to the suppression of cancer gene MYC and the suppression of cell proliferation. In this study, the relationship between the proliferation of PAD4 cells and the development of leukemia cells was studied. M1 cells were cultured with IL-6 to induce cell death and differentiation. Initially, PAD4 enzyme inactive variant (D473A) cDNA was introduced into M1 cells and stable cells were established. C-Myc production and cell growth rates are similar. IL-6 treatment significantly increased PAD4 and D473A cell death induction. IL-6-treated cells, PAD4-producing cells and D473A-producing cells were more strongly inhibited than c-Myc-producing cells. In addition, PAD4 can be used to control the growth of cell lines. The number of PAD4-producing cells and GFP-producing cells increased and decreased compared with untreated cells, while IL-6-treated cells decreased the number of PAD4-producing cells by 2-fold. When PAD4-producing cells were treated with IL-6, the expression of PAD4-producing cells was inhibited. The results showed that IL-6 stimulation promoted the activation of PAD4 and the induction of cell death in M1 cells. The activation of PAD4 and the elucidation of molecular mechanisms for cell death induction are future topics.