癌抑制遺伝子p53によるクロマチン制御分子の同定と新規細胞内代謝調節機能の探索

ゲノムノ守護神p53は、癌抑制機能だけでなく多種多様な生体ストレスから細胞を守ることから「cellular gatekeeper:細胞の番人」とも称されている。最近では、肥満、糖尿病、老化、虚血、心不全いった生活習慣病や老化関連疾患においても深く関わっていることが明らかとなってきている。そこで、RNA sequenceやマイクロアレイを用いたトランスクリプトーム解析とChIP sequenceといったエピジェネティクス解析を組み合わせ、細胞内代謝に関与する新規p53下流遺伝子を探索した。解析対象として、癌細胞だけでなく、脂肪前駆細胞や繊維芽細胞、血管内皮などの正常細胞から、無限の増殖性とテロメア活性という点でがん細胞に性質が類似しているiPS細胞を用いた。その結果、新規p53下流遺伝子としてグルタミン代謝に関与するphosphate activated glutaminase (GLS2)、ピリミジン代謝に関与するsulfatase、dihydropyrimidinase-like 4 (DPYSL4)、老化関連遺伝子であるSURF2など興味深い新規p53下流遺伝子が多数同定された。そこで、レンチウイルスによるshRNAのノックダウンシステムや強制発現系を樹立し、更に細胞内代謝動態の網羅的解析のためメタボローム解析も用いて機能解析を行った結果、GLS2は正常細胞・癌細胞・iPS/ES細胞のおいてDNA傷害時・酸化的ストレス時にp53依存性に著明に誘導され、癌抑制作用を有するのみならず、抗酸化作用や好気的回路を介してエネルギー産生を促進することが明らかとなり、ミトコンドリア機能制御に重要な役割を果たしていると考えられた。更にin vivo studyにおいては、GLS2レンチウイルスベクターを発現させた肺癌細胞株をSCIDマウスの皮下に移植したところ、腫瘍の体積・重量が有意に減少しGLS2の癌抑制機能が示された。一方で高脂肪食負荷マウスの肝臓や脂肪においてp53依存性にGLS2は誘導され、更にヒトにおいてもNASHの肝臓で増加しており酸化ストレスの増加に対して防御的に働いている可能性が示唆された。

ゲノムノ守護神p53は、癌抑制機能だけでなく多種多様な生体ストレスから細胞を守ることから「cellular gatekeeper:細胞の番人」とも称されている。最近では、肥満、糖尿病、老化、虚血、心不全いった生活習慣病や老化関連疾患においても深く関わっていることが明らかとなってきている。そこで、RNA sequenceやマイクロアレイを用いたトランスクリプトーム解析とChIP sequenceといったエピジェネティクス解析を組み合わせ、細胞内代謝に関与する新規p53下流遺伝子を探索した。解析対象として、癌細胞だけでなく、脂肪前駆細胞や繊維芽細胞、血管内皮などの正常細胞から、無限の増殖性とテロメア活性という点でがん細胞に性質が類似しているiPS細胞を用いた。その結果、新規p53下流遺伝子としてグルタミン代謝に関与するphosphate activated glutaminase (GLS2)、ピリミジン代謝に関与するsulfatase、dihydropyrimidinase-like 4 (DPYSL4)、老化関連遺伝子であるSURF2など興味深い新規p53下流遺伝子が多数同定された。そこで、レンチウイルスによるshRNAのノックダウンシステムや強制発現系を樹立し、更に細胞内代謝動態の網羅的解析のためメタボローム解析も用いて機能解析を行った結果、GLS2は正常細胞・癌細胞・iPS/ES細胞のおいてDNA傷害時・酸化的ストレス時にp53依存性に著明に誘導され、癌抑制作用を有するのみならず、抗酸化作用や好気的回路を介してエネルギー産生を促進することが明らかとなり、ミトコンドリア機能制御に重要な役割を果たしていると考えられた。更にin vivo studyにおいては、GLS2レンチウイルスベクターを発現させた肺癌細胞株をSCIDマウスの皮下に移植したところ、腫瘍の体積・重量が有意に減少しGLS2の癌抑制機能が示された。一方で高脂肪食負荷マウスの肝臓や脂肪においてp53依存性にGLS2は誘導され、更にヒトにおいてもNASHの肝臓で増加しており酸化ストレスの増加に対して防御的に働いている可能性が示唆された。