分子遺伝研究分野

研究グループ / 研究内容 / 最近の代表的な論文

研究グループ

教授野島 博
准教授藪田 紀一
助教(兼)奥崎 大介

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研究内容

 当研究分野では癌の悪性化に伴う染色体不安定性の制御機構を、細胞周期チェックポイント制御や中心体成熟の異常という観点から研究している。とくに中心体に局在するSer/ThrキナーゼであるLats1/2あるいは GAKが構成する複合体の、DNA傷害という環境からのストレスに対する応答の制御機構に的を絞って解析している。これら2つのテーマはMdm2やp53 を介して互いに密接に連繋している(図1)。
 図1
図1:LatsグループとGAKグループは互いに連繋している。

(1)Lats(Large tumor suppressor)グループ
 Lats1, Lats2は種間で保存された中心体に局在する類似なキナーゼである(Toji et al., Genes Cells, 2004)。Lats1/2は器官サイズを制御するHippo pathwayにおいて転写因子YAP/TAZを抑制することで細胞増殖停止とアポトーシスを促進する中枢的な役割を果たす一方で、細胞周期チェックポイント制御においても重要な機能を担っている。とくにLats2は癌抑制因子p53の直接的な転写標的であるとともにp53の分解を抑制することにより分裂(M)期における均等な染色体分配を制御している。我々は以下の現象を見出してきた。 ❶Lats2の遺伝子欠失(Lats2 KO)マウスを作製し解析した結果、類似遺伝子Lats1とは異なり胚の発生・分化に必須な遺伝子であった。❷Lats2 KOの胚由来線維芽細胞株(Lats2-/- MEF)では中心体の断片化、染色体の不整列、細胞質分裂の異常が観察された(Yabuta et al., J. Biol. Chem., 2007)。❸Lats1のN末(非キナーゼ)領域を欠損させたマウス(Lats1ΔN/ΔN)から樹立したMEFはLats2の発現低下と下流因子YAPの挙動異常を示した。さらに、染色体分配異常や細胞質分裂の失敗を引き起こし、足場非依存性増殖能を獲得した(論文4;図2, 3)。これらの結果は、Lats2とLats1が細胞増殖の制御や、正常なM期進行の制御を介して染色体を安定に保つために必須なキナーゼであることを示唆している。❹我々はLats2が制御する新たなリン酸化シグナル経路(CLP経路、ALB経路)を見出した。CLP経路においてLats2は紫外線照射によるDNA損傷チェックポイントに応答し、14-3-3を介して翻訳抑制に関わるP-bodyの形成を制御する(Okada et al., J. Cell Sci., 2011)一方で、❺修復不能なDNA損傷を受けるとLats2の活性は自己リン酸化により上昇し、p21CDKN1Aの特異的な部位をリン酸化して不安定化させることによりCaspaseに依存したアポトーシスを誘導することを見出した(論文2;図4)。他方、❻ALB経路ではM期進行においてLats2はAurora-Aキナーゼによりリン酸化されて染色体および中央紡錘体上に局在しLats1とAurora-Bキナーゼを制御して正確な染色体分配を実行する(Yabuta et al., Cell Cycle, 2011)。さらに、❼Lats2はASPP1-p53を制御することにより多倍体・異数体の悪性癌細胞において細胞死を誘導し(Aylon et al., Genes Dev., 2010)、Snailをリン酸化することによりEMT(上皮間葉転換)を制御している(Zhang et al., EMBO J., 2012)。

図2
図2: Lats1ΔN/ΔNMEFは染色体の分配異常を引き起こす(矢印)。
図3
図3: Lats1ΔN/ΔNMEFは足場非依存性増殖能を有する。
図4
図4: Lats2の自己リン酸化(活性化)は
アポトーシスを引き起こす(赤色)。

(2)GAK(cyclin G-associated kinase)グループ
 我々が発見したGAKは脳神経細胞以外の細胞質でクラスリン被覆小胞の脱被覆を制御することで膜輸送(エンドサイトーシス)に必須であるが、この現象にはキナーゼ領域は不要である。我々は以下の現象を見出すことでGAKキナーゼの役割を解明してきた。❶GAKはPP2A B’γおよび cyclin G(cyclin G1、cyclin G2)と複合体を形成する。GAKはPP2A B’γのT104をリン酸化しPP2Aの脱リン酸化酵素活性を制御している(論文5;図5)。❷GAKは細胞質のみでなくM期において中心体や核内にも局在し、M期において中心体成熟と染色体凝縮・整列を制御している(Shimizu et al., J. Cell Sci., 2009)。❸GAKのキナーゼ活性を欠損させたKOマウス(GAK-kd)を作製し解析したところ、肺の発生に異常を来し出生直後に衰弱して死亡に至った(Tabara et al., PLoS One, 2011;図6)。分子標的薬のゲフィチニブ(gefitinib)はGAKもEGFRと同程度に阻害することから、この結果はGAKの阻害が間質性肺炎という重篤な副作用を生じていることを示唆する。一方で、❹Cyclin G2のKOマウス(Ccng2-/-)は正常に生まれ健全に発育したが、そのMEFに放射線を照射してDNA損傷を与えると、DNA損傷応答の解除(γH2AXの脱リン酸化)に遅延が認められた(論文3;図7)。この結果は、DNA修復後にCyclin G2がPP2AをγH2AXへと運び脱リン酸化させるリクルーターとして機能し、修復完了時にDNA損傷応答を適切に解除して正常な状態に戻す重要な役割を担っていることを示唆している。

図5
図5: GAKによるリン酸化部位T104はB’γのループ2に
位置し、活性制御に重要であることが示唆される。
図6
図6: GAKのキナーゼ欠損はマウス胎仔期の肺機能の成熟に異常を来す。
図7
図7: Cyclin G2欠損細胞では放射線(IR)放射直後にリン酸化されたH2AX(γH2AX : 緑色)の脱リン酸化が遅延する(24h, 32h)。

最近の代表的な論文

  1. Shao D, Zhai P, Del Re DP, Sciarretta S, Yabuta N, Nojima H, Lim DS, Pan D, Sadoshima J. A functional interaction between Hippo-YAP signalling and FoxO1 mediates the oxidative stress response. Nat Commun. 2014 Feb 14;5:3315.
  2. Suzuki H, Yabuta N, Okada N, Torigata K, Aylon Y, Oren M, Nojima H. Lats2 phosphorylates p21/CDKN1A after UV irradiation and regulates apoptosis. J Cell Sci. 2013 Oct 1;126(Pt 19):4358-68.
  3. Naito Y, Yabuta N, Sato J, Ohno S, Sakata M, Kasama T, Ikawa M, Nojima H. Recruitment of cyclin G2 to promyelocytic leukemia nuclear bodies promotes dephosphorylation of γH2AX following treatment with ionizing radiation. Cell Cycle. 2013 Jun 1;12(11):1773-84.
  4. Yabuta N, Mukai S, Okamoto A, Okuzaki D, Suzuki H, Torigata K, Yoshida K, Okada N, Miura D, Ito A, Ikawa M, Okabe M, Nojima H. N-terminal truncation of Lats1 causes abnormal cell growth control and chromosomal instability. J Cell Sci. 2013 Jan 15;126(Pt 2):508-20.
  5. Naito Y, Shimizu H, Kasama T, Sato J, Tabara H, Okamoto A, Yabuta N, Nojima H. Cyclin G-associated kinase regulates protein phosphatase 2A by phosphorylation of its B'γ subunit. Cell Cycle. 2012 Feb 1;11(3):604-16.

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