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小胞体膜結合性転写因子ATF6αとATF6βがヌードマウスにおける癌細胞増殖に及ぼす影響の解析

金, 聖宇 京都大学 DOI:10.14989/doctor.k24779

2023.05.23

概要

真核細胞において、分泌経路に進む膜タンパク質と分泌タンパク質は小胞体内で折りた
たまれ、正しい立体構造を形成する。しかし、様々な原因により正しい立体構造を取れな
かった構造異常タンパク質が小胞体に蓄積してしまうことがある。これを小胞体ストレスと呼
び、細胞は恒常性を維持するため、小胞体ストレス応答を発動させて小胞体ストレスを解
消しようとする。
癌細胞は活発に増殖する特徴を持ち、正常な組織では見られない低酸素やグルコース
飢餓などの環境に晒されている。癌細胞はこのような微小環境ストレス下で生存するため小
胞体ストレス応答を活用する。
哺乳類細胞の小胞体ストレス応答は IRE1, PERK, ATF63つの経路から構成され
ている。IRE1 経路下流の転写因子 XBP1 あるいは PERK を欠損し、不死化したマウス線
維芽細胞はヌードマウス内での増殖が顕著に遅いことが知られている。一方哺乳類 ATF6
には ATF6αと ATF6βの2種類のアイソフォームが存在し、これらの二重ノックアウトマウスは
非常に早期の胎性致死となるため、ATF6α/ATF6βを二重欠損するマウス線維芽細胞は
樹立されていない。それゆえ、ATF6 経路が癌細胞のヌードマウス内増殖に及ぼす影響は
調べられていない。
そこで本研究では ATF6α/ATF6β二重ノックアウトヒト癌細胞株を樹立し、ATF6 経路
の重要性を解析した。まず、ヒト大腸癌由来細胞である HCT116 細胞株とゲノム編集技
術である TALEN 法を用いて ATF6α、ATF6βシングルノックアウトおよび ATF6α/βダブルノ
ックアウト細胞株を樹立した。これらの細胞株を用いた解析により ATF6αが欠損した場合、
HCT116 細胞では IRE1 と PERK 経路が持続的に活性化されることがわかった。
次に、ヌードマウスへの移植実験を行い、HCT116 細胞の腫瘍形成における ATF6 経
路の必須性について検討した。興味深いことに、IRE1α、ATF6αのシングルノックアウトおよ
び ATF6α/βダブルノックアウト細胞は正常に腫瘍を形成できたが、IRE1αノックアウト/
ATF6αノックダウン細胞は腫瘍形成が有意に抑制されることがわかった。HCT116 細胞に
おいて、ATF6αが欠損した場合、マウス線維芽細胞とは異なる補償機構が存在し、3つの
経路が協調して腫瘍形成に寄与していることが示唆された。 ...

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参考文献

1. C. B. Anfinsen (1973). Principles that geovern the folding of protein chains.

Science. 181: 223-30.

2. M. J. Gething, and J. Sambrook (1992). Protein folding in the cell. Nature.

355: 33-45.

3. J. B. Huppa, and H. L. Ploegh (1998). The eS-Sence of –SH in the ER. Cell.

92: 145-8.

4. A. Helenius, T. Marquardt, and I. Braakman (1992). The endoplasmic

reticulum as a protein-folding compartment. Trend in cell biology. 2: 227-31.

5. M. H. Smith, H. L. Ploegh, and J. S. Weissman (2011). Road to Ruin:

Targeting Proteins for Degradation in the Endoplasmic Reticulum. Science.

334: 1086-90.

6. L. Ellgaard, and A. Helenius (2003). Quality control in the endoplasmic

reticulum. Nature reviews. Molecular cell biology. 4: 181-91.

7. K. Mori (2000). Tripartite management of unfolded protein in the endoplamic

reticulum. Cell. 101: 451-4.

8. D. Ron, and P. Walter (2007). Signalintegration in the endoplasmic reticulum

unfoled Protein response. Nature reviews. Molecular cell biology. 8: 519-29.

61

9. P. Walter, and D. Ron (2011). The unfolded protein response: from stress

pathway to homeostatic regulation. Science. 334: 1081-6.

10. H. P. Harding, Y. Zhang, and D. Ron (1999). Protein translation and folding

are coupled by an endoplasmic-reticulum-resident kinase. Nature. 397: 2714.

11. H. P. Harding, Y. Zhang, A. Bertolotti, H. Zeng, and D. Ron (2000). Perk is

essential for translational regulation and cell survival during the unfolded

protein response. Molecular Cell. 5: 897-904.

12. H. P. Harding, I. Novoa, Y. Zhang, H. Zeng, R. Wek, M. Schapira, and D.

Ron (2000). Regulated translation initiation controls stress-induced gene

expression in mammalian cells. Molecular Cell. 6: 1099-108.

13. H.P Harding, Y. Zhang, H. Zeng, I. Novoa, P. D. Lu, M. Calfon, N. Sadri, C.

Yun, B. Popko, R. Paules, D. F. Stojdl, J. C. Bell, T. Hettmann, J. M. Leiden,

and D. Ron (2003). An Integrated stress response regulates amino acid

metabolism and resistance to oxidative stress. Molecular Cell. 11: 619-33.

14. I. Novoa, Y. Zhang, H. Zeng, R. Jungreis, H. P. Harding, and D. Ron (2003).

Stress-induced gene expression requires programmed recovery from

translational repression. The EMBO journal. 22: 1180-7.

62

15. K. Mori, W. Ma, M. J. Gething, and J. Sambrook (1993). A transmembrane

protein with a cdc2+/CDC28-related kinase activity is required for signaling

from the ER to the nucleus. Cell. 74: 743-56.

16. J. S. Cox, C. E. Shamu, and P. Walter (1993). Transcriptional induction of

genes encoding endoplasmic reticulum resident protein requires a

transmembrane protein kinase. Cell. 73: 1197-206.

17. C. E. Shamu, and P. Walter (1996). Oligomerization and phosphorylation of

the Ire1p kinase during intracellular signaling from the endoplasmic to nucleus.

The EMBO journal. 15: 3028-39.

18. A. A. Welihinda, and R. J. Kaufman (1996). The unfolded protein response

pathway

in

Saccharomyces

cerevisiae.

Oligomerization

and

trans-

phosphorylation of Ire1p (Ern1p) are required for kinase activation. The

Journal of biological chemistry. 271: 18181-7.

19. H. Yoshida, T. Matsui, A. Yamamoto, T. Okada, and K. Mori (2001). XBP1

mRNA is Induced by ATF6 and spliced by IRE1 in response to ER stress to

produce a highly active transcription factor. Cell. 107: 881-91.

20. M. Calfon, H. Zeng, F. Urano, J. H. Till, S. R. Hubbard, H. P. Harding, S.

G. Clark, and D. Ron (2002). IRE1 couples endoplasmic reticulum load to

secretory capacity by processing the XBP-1 mRNA. Nature. 415: 92-6.

63

21. A. Uemura, M. Oku, K. Mori, and H. Yoshida (2009). Unconventional

splicing of XBP1 mRNA occurs in the cytoplasm during the mammalian

unfolded protein response. Journal of cell science. 122: 2877-86.

22. K. Yamamoto, T. Sato, T. Matsui, M. Sato, T. Okada, H. Yoshida, A. Harada,

and K. Mori (2007). Transcriptional induction of mammalian ER quality

control proteins is mediated by single or combined action of ATF6alpha and

XBP1. Developmental cell. 13: 365-76.

23. H. Yoshida, M. Oku, M. Suzuki, and K. Mori (2006). pXBP1(U) encoded in

XBP1 pre-mRNA negatively regulates unfolded protein response activator

pXBP1(S) in mammalian ER stress response. The Journal of cell biology. 172:

565-75.

24. H. Yoshida, A. Uemura, and K. Mori (2009). pXBP1(U), a Negaitve

Regulator of the Unfolded Protein Response Activator pXBP1(S), Targets

ATF6 but not ATF4 in Proteasome-mediated Degradation. Cell structure and

Function. 34: 1-10.

25. K. Haze, H. Yoshida, H. Yanagi, T. Yura, and K. Mori (1999). Mammalian

Transcription Factor ATF6 Is Synthesized as a Transmembrane Protein and

Activated by Proteolysis in Response to Endoplasmic Reticulum Stress.

Molecular Biology of the Cell. 10: 3787-99.

64

26. K. Haze K, H. Yoshida, H. Yanagi, T. Yura, M. Negishi, and K. Mori (2001).

Identification of the G13 (cAMP-response-element-binding protein-related

protein) gene product related to activating transcription factor 6 as a

transcriptional activator of the mammalian unfolded protein response.

Biochemical Journal. 355: 19-28.

27. J. Ye, R. B. Rawson, R. Komuro, X. Chen, U. P. Dave, R. Prywes, M. S.

Brown, and J. L. Goldstein (2000). ER stress Induces Cleavage of

Membrane- Bound ATF6 by the Same Proteases that Process SREBPs.

Molecular Cell. 6: 1355-64.

28. H. Yoshida, K. Haze, H.Yanagi, T. Yura, and K. Mori (1998). Identification of

the cis-Acting Endoplasmic Reticulum Stress Response Element Responsible

for Transcriptional Induction of Mammalian Glucose-regulated Proteins:

INVOLVEMENT OF BASIC LEUCINE ZIPPER TRANSCRIPTION FACTORS.

The Journal of biological chemistry. 273: 33741-9.

29. H. Yoshida, T. Okada, K. Haze, H. Yanagi, T. Yura, M. Negishi, and K. Mori

(2000). ATF6 Activated by Proteolysis Binds in the Presence of NF-Y (CBF)

Directly to the cis-Acting Element Responsible for the Mammalian Unfolded

Protein Response. Molecular and cellular biology. 20: 6755-67.

30. H. Yoshida, T. Okada, K. Haze, H. Yanagi, T. Yura, M. Negishi, and K. Mori

(2001). Endoplamic Reticulum Stress-Induced Formation of Transcription

Factor Complex ERSF Including NF-Y (CBF) and Activating Transcription

Factors 6α and 6β That Activates the Mammalian Unfolded Protein Response.

Molecular and cellular biology. 21: 1239-48.

65

31. T. Okada, H. Yoshida, R. Akazawa, M. Negishi, and K. Mori (2002). Distinct

roles of activating transcription factor 6 (ATF6) and double- stranded RNAactivated protein kinase-like endoplasmic reticulum kinase (PERK) in

transcription during the mammalian unfolded protein response. The

Biochemical journal. 366: 585-94.

32. Adachi Y, Yamamoto K, Okada T, Yoshida H, Harada A and Mori K (2008).

ATF6 Is a Transcription Factor Spcializing in the Regulation of Quality Control

Proteins in the Endoplasmic Reticulum. Cell Structure and Function. 33: 7589.

33. K. Mori, T. Kawahara, H. Yoshida, H. Yanagi, and T. Yura (1996). Signaling

from endoplasmic reticulum to nucleus: transcription factor with a basicleucine zipper motif is required for the unfolded protein-response pathway.

Genes to cells : devoted to molecular & cellular mechanisms. 1: 803-17.

34. J. S. Cox, and P. Walter (1996). A Novel Mechanism for Regulating Activity

of a Transcription Factor That Controls the Unfolded Protein Response. Cell.

87: 391-404.

35. J. Hollien, and J. S. Wissman (2006). Decay of Endoplasmic ReticulumLocalized mRNAs During the Unfolded Protein Response. Science. 313: 1047.

66

36. X. Shen , R. E. Ellis, K. Sakaki, and R. J. Kaufman (2005). Genetic

Interactions Due to Constitutive and Inducible Gene Regulation Mediated by

the Unfolded Protein Response in C. elegans. PLoS genetics. 1: e37.

37. J. Wu, D. T. Rutkowski, M. Dubois, J. Swathirajan, T. Saunders, J. Wang,

B. Song, G. D. Yau, and R. J. Kaufman (2007). ATF6α Optimizes Long-Term

Endoplasmic Reticulum Function to Protect Cells from Chronic Stress.

Developmental Cell. 13: 351-64

38. H. Yoshida, T. Matsui, N. Hosokawa, R.J. Kaufman, K. Nagata, and K. Mori

(2003). A Time-Dependent Phase Shift in the Mammalian Unfolded Protein

Response. Developmental Cell. 4: 265-71.

39. A. H. Lee, N. N. Iwakoshi, and L. H. Glimcher (2003). XBP-1 Regulates a

Subset of Endoplasmic Reticulum Resident Chaperone Genes in the

Unfolded Protein Response. Molecular and cellular biology. 23: 7448-59.

40. T. Ishikawa, T. Okada, T. Ishikawa-Fujiwara, T. Todo, Y. Kamei, S.

Shigenobu, M. Tanaka, T. L. Saito, J. Yoshimura, S. Morishita, A. Toyoda,

Y. Sakaki, Y. Taniguchi, S. Takeda, and K. Mori (2013). ATF6α/β-mediated

adjustment of ER chaperone levels is essential for development of the

notochord in medaka fish. Molecular Biology of the Cell. 24: 1387-95.

41. K. Mori (2009). Signaling Pathways in the Unfolded Protein Response:

Development from Yeast to Mammals. The Journal of Biochemistry. 146: 74350.

67

42. S. E. Rademakers, P. N. Span, J. H. A. M. Kaanders, F. C. G. J. Sweep, A.

J. V. D. Kogel, and J. Bussink (2008). Molecular aspects of tumour hypoxia.

Molecular Oncoogy. 2: 41-53.

43. M. Akman, D. C. Belisario, I. C. Salaroglio, J. Kopecka, M. Donadelli, E.

D. Smaele, and C. Riganti (2021). Hypoxia, endoplasmic reticulum stress

and chemoresistance: dangerous liaisons. Journal of Experimental & Clinical

Cancer Research. 40: 28.

44. S. Satija, H. Kaur, M. M. Tambuwala, P. Sharma, M. Vyas, N. Khurana, N.

Sharma, H. A. Bakshi, N. B. Charbe, F. C. Zacconi, A. A. Aljabali, S.

Nammi, H. Dureja, T. G. Singh, G. Gupta, D. S. Dhanjal, K. Dua, D. K.

Chellappan, and M. Mehta (2021). Hypoxia-Inducible Factor (HIF): Fuel for

Cancer Progeression. Current Molecular Pharmacology. 14: 321-32.

45. F. Martinon (2012). Targeting endoplasmic reticulum signaling pathways in

cancer. Acta Oncologica. 51: 822-30.

46. L. Romero-Ramirez, H. Cao, D. Nelson, E. Hammond, A. H. Lee, H.

Yoshida, K. Mori, L. H. Climcher, N. C. Denko, A. J. Giaccia, Q. T. Le, and

A. C. Koong (2004). XBP1 Is Essential for Survival under Hypoxic Conditions

and Is Required for Tumor Growth. Cancer Research. 64: 5943-7.

68

47. M. Bi, C. Naczki, M. Koritzinsky, D. Fels, J. Blais, N. Hu, H. Harding, I.

Novoa, M. Varia, J. Raleigh, D. Scheuner, R. J. Kaufman, J. Bell, D. Ron,

B. G. Wouters, and C. Koumenis (2005). ER stress-regulated translation

increases tolerance to extreme hypoxia and promotes tumor growth. The

EMBO journal. 24: 3470-81.

48. J. M. Harnoss, A. Le. Thomas, M. Reichelt, O. Guttman, T. D. Wu, S. A.

Marsters, A. Shemorry, D. A. Lawrence, D. Kan, E. Segal, M. Merchant, K.

Totpal, L. M. Crocker, K. Mesh, M. Dohse, M. Solon, Z. Modrusan, J.

Rudolph, H. Koeppen, P. Walter, and A. Ashkenazi (2020). IRE1α

Disruption in Triple-Negative Breast Cancer Cooperates with Antiangiogenic

Therapy by Reversing ER Stress Adaptation and Remodeling the Tumor

Microenvironment. Cancer Research. 80: 2368-79.

49. J. M. Harnoss, A. Le Thomas, A. Shemorry, S. A. Marsters, D. A.

Lawrence, M. Lu, Y. A. Chen, J. Qing, K. Totpal, D. Kan, E. Segal, M.

Merchant, M. Reichelt, H. A. Wallweber, W. Wang, K. Clark, S. Kaufman,

M. H. Beresini, S. T. Laing, W. Sandoval, M. Lorenzo, J. Wu, J. Ly, T. De

Bruyn, A. Heidersbach, B. Haley, A. Gogineni, R. M. Weimer, D. Lee, M.

G. Braun, J. Rudolph, M. J. VanWyngarden, D. W. Sherbenou, P. GomezBougie, M. Amiot, D. Acosta-Alvear, P. Walter, and A. Ashkenazi (2019).

Disruption of IRE1α through its kinase domain attenuates multiple myeloma.

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of

America. 116: 16420-29.

69

50. N. Mimura, M. Fulciniti, G. Gorgun, Y. T. Tai, D. Cirstea, L. Santo, Y. Hu, C.

Fabre, J. Minami, H. Ohguchi, T. Kiziltepe, H. Ikeda, Y. Kawano, M. French,

M. Blumenthal, V. Tam, N.L. Kertesz, U.M. Malyankar, M. Hokenson, T.

Pham, Q. Zeng, J. B. Patterson, P. G. Richardson, N. C. Munshi, and K.

C. Anderson (2012). Blockade of XBP1 splicing by inhibition of IRE1α is a

promising therapeutic option in multiple myeloma. Blood. 119: 5772-81.

51. I. Papandreou, N. C. Denko, M. Olson, H. Van Melckebeke, S. Lust, A.

Tam, D. E. Solow-Cordero, D. M. Bouley, F. Offner, M. Niwa, and A. C.

Koong (2011). Identification of an Ire1alpha endonuclease specific inhibitor

with cytotoxic activity against human multiple myeloma. Blood. 117: 1311-14.

52. Sheng, X., H. Z. Nenseth, S. Qu, O. F. Kuzu, T. Frahnow, L. Simon, S.

Greene, Q. Zeng, L. Fazli, P. S. Rennie, I. G. Mills, H. Danielsen, F. Theis,

J. B. Patterson, Y. Jin, and F. Saatcioglu (2019). IRE1α-XBP1s pathway

promotes

prostate

cancer

by

activating

c-MYC

signaling.

Nature

Communications. 10: 323.

53. X. Sheng, Y. J. Arnoldussen, M. Storm, M. Tesikova, H. Z. Nenseth, S.

Zhao, L. Fazli, P. Rennie, B. Risberg, H. Wæhre, H. Danielsen, I. G. Mills,

Y. Jin, G. Hotamisligil, and F. Saatcioglu (2015). Divergent androgen

regulation of unfolded protein response pathways drives prostate cancer.

EMBO Molecural Medicine. 7: 788-801.

54. H. Urra, E. Dufey, T. Avril, E. Chevet, and C. Hetz (2016). Endoplasmic

Reticulum Stress and the Hallmarks of Cancer. Trends in Cancer. 2: 252-62.

70

55. D. M. Schewe, and J. A. Aguirre-Ghiso (2008). ATF6alpha-Rheb-mTOR

signaling promotes survival of dormant tumor cells in vivo. Proceedings of the

National Academy of Sciences of the United States of America. 105: 1051924.

56. M. G. Brattain, W. D. Fine, F. M. Khaled, J. Thompson, and D. E. Brattain

(1981). Heterogeneity of malignant cells from a human colonic carcinoma.

Cancer Research. 41: 1751-1756.

57. Boch. J (2011). TALEs of genome targeting. Nature Biotechnology. 29 (2):

135-6.

58. Y. Ma, J. W. Brewer, J. A. Diehl, and Linda. M. Hendershot (2002). Two

distinct stress signaling pathways converge upon the CHOP promoter during

the mammalian unfolded protein response. Journal of Molecular Biology. 318:

1351-65.

59. F. Walter, A. O'Brien, C. G. Concannon, H. Düssmann, J. H. M Prehn

(2018). ER stress signaling has an activating transcription factor 6α (ATF6)dependent "off-switch". Journal of Biological Chemistry. 293: 18270-18284.

71

謝辞

本研究の終わりにあたり、本研究を通じて終始優しい御指導と御鞭撻を賜りました京

都大学大学院理学研究科 生物物理学教室 ゲノム情報発現学分科教授 森和俊博

士に心より感謝いたします。森教授には素晴らしい研究環境と有益な助言を与えて頂きま

した。

本研究を遂行に際し、毎日終始丁寧なご指導と的確なご助言を賜りました同分科助

教 岡田徹也 博士に深い謝意を表します。先生のご指導を通して実験手法だけなく、研

究者として多くの有益な情報と、常に温かい助言を頂き、深く感謝いたします。

また、同分野助教でいらっしゃいました、住友化学株式会社 生物環境科学研究所

研究員 石川時朗 博士から研究に関して丁寧な御指導と賜りました。深く感謝いたしま

す。

大学院の生活を通して、同分科研究室の先輩方ならびに後輩諸氏に終始有益な議論

を頂きました。特に、同じ留学生である陳炳碩先輩に留学生活において色々お世話になり、

深く感謝いたします。ありがとうございました。

宮川かおるさんには試薬調製や事務の仕事をして頂きました。今西佳美さんには留学生

活ついて色々な手伝いをして頂きました。心より感謝します。

また、経済的な御支援をくださったとうきゅ留学生奨財団の方に心よりお礼申し上げます。

ありがとうございました。

広島大学大学院理学研究科 教授 山本卓 博士には ATF6 遺伝子ノックアウト細

胞作出に際し、TALEN ベクターを作製して頂きました。深く感謝申し上げます。

京都大学 放射線生物研究センター ゲノム動態研究部門 癌細胞生物学分野 原

田浩 博士にはマウス移植実験に関する多数の御指導を賜りました。心よりお礼申し上げ

ます。

また、同分科 子安翔 博士には多数の御指導を頂き、大変お世話になりました。深く

感謝申し上げます。

最後に、常に私の留学を物心両面で支えてくれた家族、父 陽焕、母 恵英、外祖母

美子に心よりお礼申し上げます。また、いつもそばで私を支えてくれた趙瑩瑩さんに深く感謝

いたします。ありがとうございました。

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