「新たな研究手法開発により乳がん抑制機能に重要なmicroRNA-34aの標的遺伝子を同定」をPNASに発表

microRNAは、標的となるmRNAの主に3’UTRに結合してその遺伝子を抑制する働きを持つ、タンパク質をコ ードしない小さなRNAで、がんを始めとした様々な疾患において重要な役割を持つことが知られています。 microRNAの機能を明らかにする上でその標的遺伝子を同定することはもっとも重要と言えますが、従来の標 的遺伝子探索方法では不十分な点がいくつかありました。通常、マイクロアレイやRNA-sequenceなど、mRNA の発現変化を網羅的に解析するトランスクリプトーム解析と、miRNAの配列情報からターゲットを予測する TargetScanなどの予測ツールを用いた解析を組み合わせてスクリーニングする方法が最も一般的ですが、 miRNAはmRNAの不安定化だけでなく、翻訳抑制を介して標的遺伝子を抑制するため、タンパク質レベルでは なくmRNAレベルでの発現変化を観察するトランスクリプトーム解析では、翻訳抑制される標的遺伝子を同定 するには十分ではありません。またTargetScanなどの予測ツールは、ターゲットとなるmRNAの3’UTRのみの 情報で予測する場合が多く、近年、コーディング領域や5’UTRを介したmiRNAの制御についても報告されてき ていますが、そのような標的遺伝子を同定することができません。

 本研究で、私たちは、5’UTR、コーディング領域、 3’UTRを含む全長遺伝子配列をレポーターとして用いて、タンパク質レベルでの発現変化を測定できるルシフ ェラーゼアッセイをベースにした、短期間でかつ効率的にmicroRNAの標的遺伝子を同定する手法を開発しました。また、この手法を用いて、がんを抑制する機能を持っていることが分かっているものの、その詳細な機能は未 知の部分が多かったmicroRNA-34a (miR-34a)の標的遺伝子の同定を試みました。その結果、既に報 告されている標的遺伝子に加え、新規な標的遺伝子として、GFRA3、FAM76A、REM2 および CARKL を同定し ました。また、microRNA は主に標的遺伝子の 3’UTR を介して制御すると言われていますが、GFRA3 は タンパク質をコードしているコーディング領域 (CDS)を介して直接制御されていることが明らかになりました。

 この GFRA3 を MDA-MB-231 という乳がん細胞においてノックダウンすると、MDA-MB-231 細胞の増殖が抑 制されました。また GFRA3 の発現が高い乳がんを持つ患者は、GFRA3 の発現が低い乳がんを持つ患者に比 べて生存率が低いことが分かりました。これらの結果から、GFRA3 は乳がん増悪化に関わる重要な遺 伝子であることが明らかになりました。

 miRNA はがんだけでなく、様々な疾患に関与していることが明らかになりつつ ありますが、本手法を用いた miRNA の標的遺伝子の同定により、がんやその他の疾患の病態解明に寄与す ることが期待されます。

Ito, Y., et al., Identification of targets of tumor suppressor microRNA-34a using a reporter library system. Proc Natl Acad Sci U S A, 2017.

http://www.tmd.ac.jp/archive-tmdu/kouhou/20170328_2.pdf

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東京医科歯科大学 医歯学総合研究科 システム発生・再生医学分野

​教授 浅原弘嗣

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