Molecular mechanisms of development of malignant female cancers associated with X-chromosome reactivation

与 X 染色体再激活相关的女性恶性癌症发生的分子机制

• 批准号: 21K19404
• 负责人: 北川 雅敏
• 金额: $ 4.16万
• 依托单位: Hamamatsu University School of Medicine
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-09 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K19404/
• 关键词: 相同組換え修復; X染色体; 女性腫瘍; 予後診断; 相同組換え

哺乳動物の体細胞では、X染色体不活性化を誘導するlncRNA Xist の発現により片側X染色体が不活性化(XaXi)している。一方でES 細胞、iPS細胞、一部の初期女性乳がん細胞などの未分化細胞は両X染色体が活性化状態(XaXa)を呈す。これまで、メスES細胞(XaXa)では、オス(XaYa)よりも相同組換え体の出現効率が低いことを経験的に認知されていた。しかしながらその実証や原因解明はなされていなかった。我々はこれまでの研究で、(1)同一親マウスから複数のオス、メスES細胞の樹立に成功し、メスがオスより相同組換え修復能が低下していることを証明している。(2)メスX染色体の活性状態をXaXiおよびXaXa状態に人為的に操作し、Nanog HR assayで評価したところ、XaXi（Dox(+)）でオスと同程度にHR活性が回復することを見出している。また最近、(3) RNA-seqによる発現遺伝子解析を行い、BRCA複合体と結合して相同組換え修復を抑制的に制御しているBRCC3がメスES細胞(XaXa)で高発現していることを見い出した。本研究では、(1)DRGFPおよび EJ5GFP プラスミドをES細胞に導入し、doxでXaXaにした時にHR能は増加し、一方NHEJ能は不変であることを証明した。(2)メスES細胞(XaXa)でBRCC3をノックダウンすると、HR能が有意に上昇することを証明した。以上より両X染色体の活性化しているメスES細胞ではHR抑制因子であるBRCC3の発現が亢進しており、それによりHR能が抑制されていることが示唆された。(3) KM-plotterを用いて女性乳がん患者の予後と、Xist、BRCC3の発現状態との関係を解析し、XaXaと関係するXist低発現が予後不良と相関し、HR低下と関係するBRCC3高発現が予後不良と相関することが判明した。

X-chromosome inactivation is induced in somatic cells of mammals, resulting in the development of lncRNA Xist and X-chromosome inactivation (XaXi). One ES cell, one iPS cell, one part of the early female breast cells, and one undifferentiated cell have X chromosome activation status (XaXa). The ES cells (XaXa) were found to have a low rate of appearance in the same group of cells. The reason for this is clear. The results of this study are as follows: (1) The establishment of ES cells in the same parent cells was successful, and the repair ability of ES cells in the same group was proved to be low. (2)XaXi (Dox) and XaXa (XaXa) are the two most important factors affecting HR activity. Recently,(3) RNA-seq gene expression vector analysis, BRCA complex and binding to the same component repair inhibition, BRCC3 gene expression in ES cells (XaXa) is high. In this study,(1) HR activity increased when DRGFP and EJ5GFP were introduced into ES cells, while NHEJ activity increased when doxa was introduced into ES cells. (2)ES cells (XaXa), BRCC3, HR can be intentionally increased. The activation of the X chromosome in ES cells was inhibited by the expression of HR inhibitor BRCC3. (3)KM-plotter use in female breast cancer patients, Xist, BRCC3 occurrence status and relationship analysis, XaXa relationship, Xist low occurrence and future bad correlation, HR low relationship, BRCC3 high occurrence and future bad correlation, identification.

项目成果

Homologous recombination is reduced in female embryonic stem cells by two active X chromosomes

• DOI: 10.15252/embr.202052190
• 发表时间: 2021-07
• 期刊: EMBO reports
• 影响因子: 7.7
• 作者: Yuka Tamura;T. Ohhata;Hiroyuki Niida;Satoshi Sakai;C. Uchida;K. Masumoto;F. Katou;A. Wutz;M. Kitagawa

浜松医科大学医学部 分子生物学講座

滨松大学医学院分子生物学系

メスES細胞では両X染色体の活性化により相同組換え効率が減少している

由于两条 X 染色体的激活，雌性 ES 细胞的同源重组效率降低

• 发表时间: 2021
• 作者: 田村友香;大畑樹也;丹伊田浩行;酒井聡;内田千晴;増本一真;加藤文度;Anton Wuts;北川雅敏
• 通讯作者: 北川雅敏