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DNA methyltransferase 3B plays a protective role against hepatocarcinogenesis caused by chronic inflammation via maintaining mitochondrial homeostasis

Iguchi, Eriko 京都大学 DOI:10.14989/doctor.k23415

2021.07.26

概要

肝細胞癌の多くはウイルス感染やNASHなどの慢性肝炎を背景に発生することが知られている。肝細胞癌のみならず、その前癌病変でもすでに DNA のメチル化異常が生じていることが報告されているが、発癌との関連については不明な点が多い。新規DNAメチル化酵素の中でも、Dnmt3b は活発に転写される遺伝子のgene body に特異的に作用することが近年報告され、その異常が発癌に関与する可能性を示唆している。本研究では、Dnmt3b の異常が肝発癌過程において果たす役割を明らかにすることを目的とする。

まず臨床検体を用いたRNA シーケンスの結果より、肝組織におけるDNMT3B の発現レベル及び発現アイソフォームの検討を行った。正常肝・慢性肝炎・肝硬変・肝癌と段階的にDnmt3b の発現上昇が認められたが、肝硬変や癌部で発現するDnmt3b のうち大部分が酵素活性ドメインを欠いたアイソフォームであり、正常な Dnmt3b の発現は慢性炎症の経過及び発癌とともに低下することが分かった。

次に肝細胞特異的 Dnmt3b 欠損マウスを作成し、チオアセトアミド（TAA）投与により慢性肝炎を惹起してその表現型を解析したところ、Dnmt3b 欠損マウスには、TAA4週投与により強い肝炎が認められ、TAA30 週投与後には進行した線維化を背景に多くの肝癌が発生した。

TAA 非投与下でのコントロールマウス及び Dnmt3b 欠損マウスの非腫瘍肝組織より抽出したDNA を用いて全ゲノムバイサルファイトシーケンスを行い、Dnmt3b 欠損により生じるDNA メチル化の変動を網羅的に解析したところ、Dnmt3b 欠損によりゲノム全体にわたって主にgene bodyに多くのメチル化低下部位が生じていることが確認された。

また、TAA 投与前またはTAA4 週投与後のコントロールマウス及び Dnmt3b 欠損マウスの非腫瘍肝組織より抽出した RNA を用いてトランスクリプトーム解析を行い、遺伝子発現プロファイルを比較すると、TAA 非投与・4 週投与のいずれの条件下でも、Dnmt3b 欠損マウス肝において酸化的リン酸化関連遺伝子群の発現低下を認めた。

この結果を踏まえ、Dnmt3b がミトコンドリア機能に及ぼす影響について検討した。初代肝細胞を用いたミトコンドリア呼吸の評価においては、予備呼吸能が Dnmt3b 欠損マウスで有意に低下している一方で活性酸素の生成が増強していることが確認された。また Dnmt3b 欠損マウスにおいては、非癌部肝組織で酸化ストレスマーカーである8-OHdG が高発現していることが確認された。

臨床検体における DNMT3B の発現解析からは、肝臓の炎症性発癌過程で正常なDNMT3B の発現が低下していくことが分かり、肝発癌に関与している可能性が示唆された。Dnmt3b 欠損マウスを用いた解析においては、Dnmt3b が欠損するとミトコンドリアの機能低下から酸化ストレスの蓄積をきたし、炎症の増悪及び発癌の促進が生じる可能性が示された。以上より、DNMT3B は酸化的リン酸化の恒常性維持を介し、炎症性肝発癌において防御的に機能している可能性が考えられる。

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