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JPWO2007069795A1 - 腫瘍の抑制方法 - Google Patents

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Abstract

本発明は、HERC2発現を抑制することを含む、腫瘍を阻止する方法を提供する。本発明の1つの実施形態では、HERC2の抑制はHERC2遺伝子に対するsiRNAによって行われ、それによってHERC2がBRCA1に相互作用する機能が失われ、BRCA1の活性が維持され又は増加して抗腫瘍活性が誘導される。

Description

本発明は、HERC2発現を抑制することを含む、腫瘍を抑制する方法に関する。さらに、本発明は、HERC2とBRCA1の結合を阻害することを含む、細胞又は組織において腫瘍を抑制する方法及び抗腫瘍活性を誘導する方法に関する。
HERC2(hect domain and RCC−like domain 2)は、ヒトの第15番染色体長腕(バンド15q11及び15q13)上に存在する欠失切断点のホットスポットに認められる遺伝子であり、プラーダー・ウィリ/エンジェルマン(Prader−Willi/Angelman)症候群(PWS/AS)1−5に関与する。この染色体領域におけるHERC2の重複は、精子形成の際に相同的組換えのエラーの発生率を上昇させる決定的な要因であると考えられる。また、HERC2の重複によって4−Mbの染色体領域に欠失が生じ、この欠失によりE6−AP(human papilloma virus E6−associated protein)をコードする遺伝子であるUBE3Aを含むいくつかの遺伝子が排除される。PWSに対して保護する役割を担う母系対立遺伝子は、ゲノムインプリンティングとして知られる過程で卵形成又は早期胚発生の間に沈黙化するため、父系染色体内に上記欠失が存在するだけでPWSが引き起こされる。一部のPWS患者ではHERC2が変異しているが、HERC2突然変異自体がPWSの根底にあるのではない。なぜならばHERC2遺伝子はゲノムインプリンティングを受けず、母系HERC2対立遺伝子の発現のみでPWSの症状を回避するのに十分であると考えられているからである
それにもかかわらず、この遺伝子のホモ接合突然変異はマウスにおいて多種多様な表現型を生じさせる。例えば、PWSの症状に類似した表現型として、rjs(renty
jerkey sterile)及びjdf2(juvenile development and fertility)が知られている。雄性の表現型として、生殖不能、精巣形成不全、精子形成異常及び精子形態異常が含まれ、雌性の表現型として、子宮の小型化、及び卵胞は発育過多となるが黄体又は血体(corpora hemorrhagica)はほとんど形成されない卵巣が含まれる。
HERC2遺伝子は、93エクソンから構成され、4834アミノ酸からなる528kDaの巨大タンパク質をコードする1,2
HERC2遺伝子(AF071172)の塩基配列(配列番号1)及び該遺伝子によりコードされるアミノ酸配列(配列番号2)は進化的に高度に保存されており、ヒトとショウジョウバエのHERC2は、カルボキシ末端側の743アミノ酸にわたって70%の相同性を有している。この相同性は、HERC2遺伝子が重要な細胞機能を有することを示唆するものである。HERC2は、3つのRLD(RCC様ドメイン)、DOCドメイン、M−Hドメイン、シトクロムb5様領域、ZZ型ジンクフィンガー及びC末端HECTドメインを含む多数の機能性ドメインを有する。本発明者らは、これらのドメイン構造に基づき、HERC2がタンパク質の輸送及びユビキチンを介した分解に関与すると推測している。
乳癌及び卵巣癌の抑制因子であるBRCA1は、腫瘍進行を予防する多くの細胞経路と関連付けがなされてきた。例えば、BRCA1欠損細胞はゲノム不安定性を示すが、このゲノム不安定性はBRCA1の機能不全から生じると考えられる9−11。ゲノム不安定性は、DNA損傷修復能の低下、転写調節機構の低下、アポトーシス誘導、S期中又はG2−Mチェックポイント機能の低下、及び中心体の複製の調節低下などを引き起こす。BRCA1は、遺伝毒性ストレス後に、ATM/ATRファミリーのキナーゼによってリン酸化される12−13。その後、リン酸化−BRCA1は、DNA修復タンパク質、例えばRad51又はRad50−Mre11−Nbs1と結合して協同することにより、DNA損傷部位の相同組換え修復をする14、15。他方で、BRCA1の発現は、DNA損傷応答の後期にダウンレギュレートされる16−17。このダウンレギュレーションの役割を担う1つの主要機構は、p53を介した転写抑制である16
しかし、p53非依存性かつプロテアソーム依存性のタンパク質分解も、DNA損傷によって誘導されるBRCA1のダウンレギュレーションに関与する18。このダウンレギュレーションをもたらすメカニズムは、現在のところ明らかではない。
本発明は、腫瘍増殖を抑制する方法を提供することを目的とする。本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意研究を行った結果、細胞におけるHERC2の発現を抑制することによって腫瘍の増殖を抑制できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は以下の通りである。
(1)細胞内におけるHERC2の発現を抑制することを特徴とする、腫瘍を抑制する方法。
本発明の方法において、HERC2の発現の抑制は、例えばHERC2遺伝子に対するsiRNAにより行なうことができる。
(2)細胞内においてHERC2とBRCA1との相互作用を阻害することを特徴とする、腫瘍を抑制する方法。
HERC2とBRCA1との相互作用の阻害は、例えばHERC2遺伝子に対するsiRNA、HERC2阻害剤及びHERC2に対する抗体からなる群から選択される少なくとも1つにより行なうことができる。
(3)候補物質の存在下で細胞内のHERC2の発現量を測定し、得られる測定結果を指標として抗腫瘍活性を有する物質を選択することを特徴とする、抗腫瘍剤のスクリーニング方法。
(4)候補物質の存在下でHERC2とBRCA1との相互作用を測定し、得られる測定結果を指標として抗腫瘍活性を有する物質を選択することを特徴とする、抗腫瘍剤のスクリーニング方法。
(5)細胞内におけるHERC2の発現を抑制する物質を含む抗腫瘍剤。
HERC2の発現を抑制する物質としては、例えばHERC2遺伝子に対するsiRNAが挙げられる。
(6)細胞内においてHERC2とBRCA1との相互作用を阻害する物質を含む、抗腫瘍剤。
HERC2とBRCA1との相互作用を阻害する物質としては、例えばHERC2遺伝子に対するsiRNA、HERC2阻害剤及びHERC2に対する抗体からなる群から選択される少なくとも1つが挙げられる。
(7)生体内におけるHERC2の発現を抑制することを特徴とする、腫瘍の治療方法。(8)生体内においてHERC2とBRCA1との相互作用を阻害することを特徴とする、腫瘍の治療方法。
(9)腫瘍を治療する医薬を製造するための、細胞内におけるHERC2の発現を抑制する物質の使用。
(10)腫瘍を治療する医薬を製造するための、細胞内においてHERC2とBRCA1との相互作用を阻害する物質の使用。
本発明により、HERC2タンパク質の機能が初めて示された。すなわち、HERC2は、BRCA1と機能的に相互作用してBRCA1の安定性を調節し、BRCA1の細胞局在を調節することが分かった。そして、HERC2はDNA損傷に応答するタンパク質であるため、DNA損傷が誘導されると、BRCA1タンパク質が抑制されることが見出された。このような結果は、DNA損傷後にBRCA1タンパク質分解が起こることを裏付けるメカニズムが明らかにされたことを示すものであり、このメカニズムは、細胞の運命を決定するために重要であると言える。HERC2とBRCA1との機能的相互作用は、乳癌及び卵巣癌とプラーダー・ウィリ/エンジェルマン症候群が、分子生物学的な背景において結びついていることを意味する。すなわち、プラーダー・ウィリ/エンジェルマン症候群は、HERC2の構造中に含まれるUBE3A(ユビキチンリガーゼE3)の欠失により、ユビキチンを介したタンパク質分解が抑制されることが原因の一つと考えられる。一方、乳癌及び卵巣癌に関与すると考えられるBRCA1タンパク質のダウンレギュレーションは、本発明においてHERC2とBRCA1とが相互作用することが見出され、このダウンレギュレーションはp53を介さないことが示された。したがって、PWS/ASは、HERC2の構造中のUBE3Aが関与することが考えられる。
図1は、HERC2が質量分析スクリーニングによってBRCA1免疫複合体中のタンパク質として同定されたことを示す図である。
A:予測されたHERC2タンパク質とその予想機能性ドメインを、LC/MS/MSによって同定された10個のペプチドの位置と共に示す図である。この試験で使用したHERC2−CT(4254−4834)の位置も合わせて示す。
B:トランスフェクトしたHERC2−CTがBRCA1と相互作用することを示す図である。293T細胞に所定のプラスミドをトランスフェクトした。全細胞溶解産物(レーン1から3)又は抗FLAG抗体を用いた免疫沈降物(レーン4から6)及び抗Myc抗体を用いた免疫沈降物(レーン7−9)を、所定の抗体による免疫ブロッティングに供した。IP:免疫沈降物、IB:免疫ブロッティング。
図2は、BRCA1はin vivoでHERC2によって不安定化されることを示す図である。
A:p100プレート中の293T細胞に、FLAG−BRCA1(1−772)をコードするプラスミド(レーン1−4、10μg)及び漸増量のMyc−HERC2−CT(レーン2、1μg;レーン3、2μg;レーン4、5μg)をトランスフェクトした。親pcDNA3ベクターを添加することによって全プラスミドDNA量をプレート当り15μgに調整した。各々のタンパク質の定常状態レベルを、抗FLAG抗体、抗Myc抗体又は抗チューブリン抗体を用いた免疫ブロッティングによって分析した。
B:FLAG−BRCA1の代わりに内因性BRCA1を分析したことを除いて、各々のタンパク質の定常状態レベルを(A)と同様に分析した結果を示す図である。
C:293T細胞に、FLAG−BRCA11−772をコードするプラスミド及び親pcDNA3ベクター又はMyc−HERC2−CTのいずれかをトランスフェクトした。細胞をシクロヘキシミド(10μM)と共にインキュベートし、所定の時間追跡した。次に細胞溶解産物を抗FLAG抗体を用いた免疫ブロッティングに供した。
D:HeLa細胞に、HERC2に特異的なsiRNA(レーン1)又は対照siRNA(レーン2)をトランスフェクトした。細胞溶解産物を、3−8%勾配(上と中央のパネル)又は7.5%(下のパネル)SDS−PAGEを行い、次いで所定の抗体による免疫ブロッティングによって分析した。
図3は、BRCA1の分解におけるHERC2ユビキチンリガーゼ活性の潜在的関与を示す図である。
A:293T細胞に、野生型(レーン2)又はMyc−HERC2−CTのC4352A突然変異体のいずれかを発現するプラスミドをトランスフェクトした。全細胞溶解産物を所定の抗体による免疫ブロッティングに供した。
B:所定のプラスミドをトランスフェクトした293T細胞を、10μMのMG132(レーン3)又はDMSO溶媒(レーン1及び2)で14時間処理し、1%SDS溶解緩衝液中で煮沸して、0.1%SDSに希釈し、抗FLAG抗体架橋ビーズで免疫沈降させた。FLAG−RPB8をFLAGペプチドで溶出し、7.5%SDS−PAGEを行い、次いで抗HA抗体による免疫ブロッティングによって分析した。
図4は、HERC2−CTの過剰発現により、BRCA1の細胞質局在が生じることを示す図である。
A:増殖中のHeLa細胞を3%ホルマリンで固定し、所定の抗体を加え、次いでFITC(グリーン)又はローダミン(レッド)結合二次抗体で染色した。核はTO−PRO−3で染色した。Mergeは、2つのタンパク質の画像を重ね合わせたものを示す。
BおよびC:293T細胞にMyc−HERC2−CT又は親pcDNAベクターのいずれかをトランスフェクトし、(A)に記載された所定の抗体で染色した結果を示す図である。
図5は、DNA損傷後のBRCA1の分解がHERC2のノックダウンによって回復されることを示す図である。
A:T47D細胞を、MG132(50μM)の存在下又は非存在下で、所定時間エピルビシン(0.2μg/ml)と共にインキュベートした。全細胞溶解産物を、7.5%SDS−PAGEに供し、次いで所定の抗体による免疫ブロッティングによって分析した。
B:対照siRNA(レーン1から4)又はHERC2に特異的なsiRNA(レーン5から8)をトランスフェクトしたHeLa細胞に紫外線照射し(35J/m)、照射後所定の時点で回収した。細胞溶解産物を、3−8%勾配(上のパネル)又は7.5%(中央及び下のパネル)SDS−PAGEに供し、次いで図に示された抗HERC2抗体、抗BRCA1抗体又は抗チューブリン抗体による免疫ブロッティングによって分析した。
C:HeLa細胞に、対照siRNA(上のパネル)又はHERC2に特異的なsiRNA(下のパネル)をトランスフェクトした。紫外線照射(50J/m)の前(左のパネル)又は24時間後(右のパネル)の細胞生存度を位相差顕微鏡検査法によって観察した。
図6Aは、細胞周期の同調を示す図である。
図6B(1、2段)は、抗BRCA1抗体を用いた免疫沈降法の結果を示す図である。
図6B(3−6段)は、全細胞溶解産物の免疫ブロッティングの結果を示す図である。
図7は、UV照射によるHERC2とBRCA1との相互作用の変化を示す図である。
以下、本発明を詳細に説明する。ここで引用する全ての特許出願、特許、文献及びウェブサイトは、それらの全体が参照としてここに組み込まれる。
1.概要
HERC2は、Prader−Willi/Angelman症候群の欠失切断点のホットスポットに認められる高度に変異しやすい大型遺伝子であり、ヒト染色体長腕15q11−q13上に存在する。この遺伝子が欠損すると、マウスにおける多種多様な表現型、例えばrjs及びjdf2が生じることが知られている。
rjsとは、runty jerky sterileであり発育障害、振戦、無精子症の表現型を有する。一方、jdf2はjuvenile development and fertilityであり、発育障害と不妊の表現型を有している。これらの表現型はいずれもPrader−Willi/Angelman症候群の症状に類似したものである。
HERC2はRLD及びHECTドメインを有している(図1A)。このドメインは、それぞれGEF活性(RanからGDPを除去し、RanGTPに交換する活性)をもつRCC1に類似した配列とユビキチンリガーゼであることから、HERC2のうちのRLD及びHECTが、それぞれ、タンパク質輸送と分解経路において役割を果たすことが示唆される。しかし、その正確な細胞機能は不明である。
本発明は、DNA損傷に応答してHERC2が乳癌及び卵巣癌の抑制因子であるBRCA1をダウンレギュレートするという知見に基づき完成されたものであり、BRCA1のダウンレギュレーションが生じないようにHERC2の発現を抑制し、あるいはHERC2とBRCA1との相互作用を抑制することで、BRCA1の活性を保持させて腫瘍を抑制することを特徴とする。
本発明において、BRCA1に結合する免疫複合体タンパク質を得るため、質量分析によるスクリーニングを行なった。その結果、BRCA1に特異的に結合するパートナータンパク質としてHERC2が同定された。HERC2のアミノ酸配列(配列番号2)のうち第4254番−4834番のアミノ酸配列(配列番号3)からなるフラグメントであって、このフラグメント領域中にHECTドメインを含むC末端フラグメント(HERC2−CTという。)を作製してHERC2−CTとBRCA1との相互作用を検討した。その結果、HERC2−CTは、in vivoでBRCA1と相互作用し、BRCA1の分解を誘導した。これに対し、siRNAによりHERC2をノックダウンした場合はBRCA1が安定化された。
HERC2は主として細胞質に局在するが、HERC2−CTを過剰発現させると、興味深いことにBRCA1の細胞質への局在が誘導された。このことから、HERC2はBRCA1を細胞質にトラップすると考られる。
さらに本発明者らは、HERC2がDNA損傷応答性タンパク質であり、紫外線照射して3〜6時間後にHERC2の発現が劇的に上昇すること、そして、HERC2の発現の上昇は、BRCA1タンパク質の退行に伴って起こることを見出した。
さらに、HERC2をノックダウンすると、BRCA1は正常レベルに回復し、細胞は紫外線照射に対して抵抗性となった。この紫外線抵抗性は、BRCA1が欠損することにより誘導される紫外線過敏性とは対照的である。したがって、このような結果は、Prader−Willi/Angelman症候群関連の遺伝子産物であるHERC2に関する細胞機能を規定するものであり、その機能は分子生物学的な背景において乳癌及び卵巣癌に結びついているという概念を提起する。
2. HERC2の発現阻害及び活性阻害
BRCA1の活性を高めるために、本発明においてはHERC2の発現を阻害する方法が採用される。
HERC2の発現阻害には、特に限定されるものではないが、例えばRNA干渉(RNAi)を利用することができる。HERC2遺伝子に対するsiRNA(small interfering RNA)を設計及び合成し、これを細胞内に導入させることによって、RNAiを引き起こすことができる。
RNAiとは、dsRNA(double−strand RNA)が標的遺伝子に特異的かつ選択的に結合し、当該標的遺伝子を切断することによりその発現を効率よく阻害する現象である。例えば、dsRNAを細胞内に導入すると、そのRNAと相同配列の遺伝子の発現が抑制(ノックダウン)される。
siRNAの設計は、以下の通り行なうことができる。
(a)HERC2をコードする遺伝子であれば特に限定されるものではなく、任意の領域を全て候補にすることが可能である。例えば、ヒトの場合では、GenBank Accession number:AF071172(配列番号1)の任意の領域を候補にすることができる。
(b)選択した領域から、AAで始まる配列を選択し、その配列の長さは19〜25塩基、好ましくは19〜21塩基である。その配列のGC含量は、例えば40〜60%となるものを選択するとよい。
siRNAを細胞に導入するには、in vitroで合成したsiRNAをプラスミドDNAに連結してこれを細胞に導入する方法、2本のRNAをアニールする方法などを採用することができる。
また、本発明は、RNAi効果をもたらすためにshRNAを使用することもできる。shRNAとは、ショートヘアピンRNA(short hairpin RNA)と呼ばれ、一本鎖の一部の領域が他の領域と相補鎖を形成するためにステムループ構造を有するRNA分子である。
shRNAは、その一部がステムループ構造を形成するように設計することができる。例えば、ある領域の配列を配列Aとし、配列Aに対する相補鎖を配列Bとすると、配列A、スペーサー、配列Bの順になるようにこれらの配列が一本のRNA鎖に存在するようにし、全体で45〜60塩基の長さとなるように設計する。配列Aは、標的となるHERC2遺伝子(配列番号1)の一部の領域の配列であり、標的領域は特に限定されるものではなく、任意の領域を候補にすることが可能である。そして配列Aの長さは19〜25塩基、好ましくは19〜21塩基である。
3. HERC2とBRCA1との相互作用の阻害
本発明は、細胞内においてHERC2とBRCA1との相互作用を阻害することを特徴とする、抗腫瘍方法を提供する。
BRCA1との相互作用の阻害は、HERC2遺伝子に対するsiRNA、HERC2阻害剤、HERC2に対する抗体などを利用することができる。これにより、HERC2がBRCA1に相互作用する機能が失われ、BRCA1の活性が維持され又は増加して抗腫瘍活性が誘導される。
HERC2遺伝子に対するsiRNAは、前記の通り設計することができる。
HERC2阻害剤としては、例えばユビキチン化阻害剤などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
HERC2に対する抗体は、HERC2の全部又は一部を認識して認識部位に特異的に結合し、HERC2の活性を低下又は消失させる免疫グロブリンをいう。抗体の作製法は、当業者に公知である。
4.スクリーニング方法
本発明のスクリーニング方法は、候補物質の存在下で細胞内のHERC2の発現量を測定し、得られる測定結果を指標として抗腫瘍活性を有する物質を選択することを特徴とする。
また、本発明は、候補物質の存在下でHERC2とBRCA1との相互作用を測定し、得られる測定結果を指標として抗腫瘍活性を有する物質を選択することを特徴とする、抗腫瘍剤のスクリーニング方法を提供する。
候補物質とは、抗腫瘍剤として使用するためにスクリーニングに供される被験物質であり、任意の物質を使用することができる。候補物質の種類は特に限定されるものではない。例えば、ペプチド、タンパク質、非ペプチド性化合物、合成化合物(高分子又は低分子化合物)などが挙げられ、これらのほかに、天然物又は抽出物、例えば発酵生産物、細胞抽出液、細胞培養上清、植物抽出液、哺乳動物(例えば、マウス、ラット、ブタ、ウシ、ヒツジ、サル、ヒトなど)の組織抽出液、血漿なども候補物質として使用することができる。これら化合物は新規な化合物であってもよいし、公知の化合物であってもよい。また、候補物質は塩を形成していてもよい。候補物質の塩としては、生理学的に許容される酸(例えば、無機酸や有機酸など)や塩基(例えば、金属酸など)などとの塩が用いられる。さらには、化合物ライブラリー、ファージディスプレーライブラリー、コンビナトリアルライブラリーでもよい。化合物ライブラリーは、公知手法を用いて構築することが可能であり、また市販の化合物ライブラリーを使用することもできる。
本発明のスクリーニング方法では、候補物質(被験物質)の存在下において、HERC2の発現、あるいはHERC2とBRCA1との相互作用を測定する。例えば、細胞に抗腫瘍剤の候補物質を接触させることにより、細胞内のHERC2の発現量、あるいはHERCとBRCA1との結合を測定することができる。「接触」とは、細胞と候補物質とを同一の反応系又は培養系に存在させることを意味し、例えば、細胞培養容器に候補物質を添加すること、細胞と候補物質とを混合すること、細胞を候補物質の存在下で培養することなどが含まれる。
HERC2の発現量の測定方法、及びHERC2とBRCA1との相互作用の測定方法は特に限定されるものではない。上記相互作用それ自体を直接的に測定してもよいし、BRCA1又はHERC2の活性を測定することにより、上記相互作用を間接的に測定することもできる。相互作用の測定方法としては、例えば、RT−PCR法、ノーザンブロッティング、免疫沈降法、プルダウンアッセイ法、ウェスタンブロッティング、NMR、表面プラズモン共鳴(SPR)、ゲルシフトアッセイ、ゲルろ過などが挙げられる。一般的には、同一のアッセイ系を候補物質の非存在下でも行い、候補物質の存在下の場合と非存在下の場合の両者におけるHERC2の発現量又は上記相互作用を測定し、両者を比較することにより、候補物質がHERC2の発現又は上記相互作用を阻害しているかどうかを判別することが好ましい。
5.医薬組成物
本発明において、細胞内におけるHERC2の発現を抑制する物質、および、細胞内においてHERC2とBRCA1との相互作用を阻害する物質は、抗腫瘍剤として使用することができる。特に、HERC2の発現を抑制するために作製されたsiRNAやshRNA、さらにはHERC阻害剤、あるいはHERC2に対する抗体は、HERC2の発現を抑制するため、特に腫瘍の遺伝子治療用医薬組成物として使用することができる。
本発明の医薬組成物は、当該医薬組成物を生体内に投与することにより、抗腫瘍剤として使用することができる。また、上記医薬組成物を製造するため、細胞内におけるHERC2の発現を抑制する物質、あるいは細胞内においてHERC2とBRCA1との相互作用を阻害する物質を使用することができる。
腫瘍の適用部位は特に限定されず、脳腫瘍、舌癌、咽頭癌、肺癌、乳癌、食道癌、胃癌、膵臓癌、胆道癌、胆嚢癌、十二指腸癌、大腸癌、肝癌、子宮癌、卵巣癌、前立腺癌、腎癌、膀胱癌、横紋筋肉腫、線維肉腫、骨肉腫、軟骨肉腫、皮膚癌、各種白血病(例えば急性骨髄性白血病、急性リンパ性白血病、慢性骨髄性白血病、慢性リンパ性白血病、成人型T細胞白血病、悪性リンパ腫)等が挙げられる。上記腫瘍は、原発巣であっても、転移したものであっても、他の疾患と併発したものであってもよい。
本発明の医薬組成物は、経口投与及び非経口投与のいずれの剤形をも採用することができる。非経口投与の場合は、上記腫瘍部位に直接投与することも可能である。
これらの剤形は常法にしたがって製剤化することができ、医薬的に許容される担体や添加物を含むものであってもよい。このような担体及び添加物として、水、医薬的に許容される有機溶剤、コラーゲン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、カルボキシビニルポリマー、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ポリアクリル酸ナトリウム、アルギン酸ナトリウム、水溶性デキストラン、カルボキシメチルスターチナトリウム、ペクチン、メチルセルロース、エチルセルロース、キサンタンガム、アラビアゴム、カゼイン、寒天、ポリエチレングリコール、ジグリセリン、グリセリン、プロピレングリコール、ワセリン、パラフィン、ステアリルアルコール、ステアリン酸、ヒト血清アルブミン、マンニトール、ソルビトール、ラクトース、医薬添加物として許容される界面活性剤等が挙げられる。
上記添加物は、本発明の抗腫瘍剤の剤型に応じて上記の中から単独で又は適宜組み合わせて選ばれる。剤形としては、経口投与の場合は、錠剤、カプセル剤、細粒剤、粉末剤、顆粒剤、液剤、シロップ剤等として、または適当な剤型により投与が可能である。非経口投与の場合は、経肺剤型(例えばネフライザーなどを用いたもの)、経鼻投与剤型、経皮投与剤型(例えば軟膏、クリーム剤)、注射剤型等が挙げられる。注射剤型の場合は、例えば点滴等の静脈内注射、筋肉内注射、腹腔内注射、皮下注射等により全身又は局部的に投与することができる。
例えば、注射用製剤として使用する場合、HERC2の発現を抑制する物質、又はHERC2とBRCA1との相互作用を阻害する物質を溶剤(例えば生理食塩水、緩衝液、ブドウ糖溶液等)に溶解し、これにTween 80、Tween 20、ゼラチン、ヒト血清アルブミン等を加えたものを使用することができる。あるいは、使用前に溶解する剤形とするために凍結乾燥したものであってもよい。凍結乾燥用賦形剤としては、例えば、マンニトール、ブドウ糖等の糖アルコールや糖類を使用することができる。
本発明の医薬組成物の投与量は、年齢、性別、症状、投与経路、投与回数、剤型によって異なる。投与方法は、患者の年齢、症状により適宜選択する。有効投与量は、一回につき体重1kgあたり0.01μg〜1000mg、好ましくは0.1μg〜100μgである。但し、上記治療剤はこれらの投与量に制限されるものではない。
本発明の医薬組成物を腫瘍の遺伝子治療剤として使用する場合は、適用部位は特に限定されず、上記腫瘍部位を例示することができる。上記腫瘍は、原発巣であっても、転移したものであっても、他の疾患と併発したものであってもよい。
本発明の医薬組成物を遺伝子治療剤として使用する場合は、本発明の医薬組成物を注射により直接投与する方法のほか、核酸が組込まれたベクターを投与する方法が挙げられる。上記ベクターとしては、アデノウイルスベクター、アデノ関連ウイルスベクター、ヘルペスウイルスベクター、ワクシニアウイルスベクター、レトロウイルスベクター、レンチウイルスベクター等が挙げられ、これらのウイルスベクターを用いることにより効率よく投与することができる。
また、本発明の医薬組成物をリポソームなどのリン脂質小胞体に導入し、その小胞体を投与することも可能である。siRNAやshRNAを保持させた小胞体をリポフェクション法により所定の細胞に導入する。そして、得られる細胞を例えば静脈内、動脈内等に全身投与する。腫瘍部等に局所投与することもできる。
本発明の医薬組成物の投与量は、年齢、性別、症状、投与経路、投与回数、剤型によって異なるが、例えばアデノウイルスの場合の投与量は1日1回あたり10〜1013個程度であり、1週〜8週間隔で投与される。
siRNA又はshRNAを目的の組織又は器官に導入するために、市販の遺伝子導入キット(例えばアデノエクスプレス:クローンテック社)を用いることもできる。
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。但し、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
質量分析
トランスフェクトされた293T細胞を、120μl容量の抗FLAG抗体架橋ビーズ(Sigma)と共に50μM MG132中で10時間インキュベートした。その後、2つのp150プレート中のトランスフェクトされた293T細胞からFLAG−BRCA1と相互作用するタンパク質を免疫沈降させた。タンパク質は、0.1mg/mlのFLAGペプチドを含む25mM 重炭酸アンモニウム60μl中でビーズから溶出し、7.4μg/mlのトリプシンにより30℃で20時間消化した。次に、ペプチドフラグメントを公知方法19によりLC/MS/MS分析に供した。Mascotソフトウエアプログラム(Matrix Science,London,UK)を用いて、米国国立バイオテクノロジー情報センター(NCBI)のタンパク質データベースを検索し、獲得した衝突解離スペクトルを解析した。
プラスミド
ヒトHERC2のC末端(4254−4834)に対応するcDNAはPCRによって増幅した。鋳型としてMCF10A細胞のcDNAライブラリーを用い、プライマーとして以下の塩基配列を有するものを使用した。
Fプライマー:TAGGATCCCCTTACCAAATCTGGAGC(下線部:BamH1部位)(配列番号4)及び
Rプライマー:TAGCTCTCATCTCTCGAGGACGTTTC(下線部:Xho1部位)(配列番号5)
反応液組成及び反応条件は以下の通りである。(マニュアルに従った場合)
<反応液組成>
テンプレート(50ng/μl): 1μl
Pfx用buffer: 2μl
(dNTP、AccuPrimeTM protein、MgSOを含む)
Pfxポリメラーゼ(Stratagene): 0.4μl
Fプライマー(100pmol/μl): 0.6μl
Rプライマー(100pmol/μl): 0.6μl
滅菌水: 15.4μl
合計: 20μl
<反応条件>
95℃で2分間加熱後、95℃で15秒の熱変性、50℃で30秒のアニーリング及び68℃で1分の伸長反応を1サイクルとして計25サイクル行い、72℃で10分間保温した後4℃で冷却した。
増幅後の断片は、N末端Mycタグと共にpcDNA3ベクターにインフレームでサブクローニングした。BRCA1、BARD1及びユビキチンに対する哺乳動物発現プラスミドは公知のものを使用し19、29、FLAG−BRCA1はRichard Baer博士(Columbia University)により提供された。HERC2突然変異体であるC4352Aは、部位特異的突然変異誘発キット(Stratagene)によって作製した。使用した全てのプラスミドはDNAシークエンシングによって確認した。
細胞培養及びトランスフェクション
細胞(HeLa細胞等)は、10%ウシ胎仔血清及び1%抗菌−抗真菌剤(Life Technologies,Inc.又はInvitrogen)を添加したダルベッコ改変イーグル培地(DMEM)を用いて、5%CO中37℃で培養した。プロテアソームによるタンパク質代謝回転の調節を測定するため、所定の濃度のMG132又は同じ容量のDMSO溶媒を所定時間細胞に添加し、その後細胞を回収した。in vivoでのタンパク質の半減期を検討するため、細胞を10μg/mlのシクロヘキシミド(Wako)と共に所定時間インキュベートした。標準リン酸カルシウム沈殿法を用いて293T細胞をトランスフェクトした。各々のトランスフェクションに関して、親pcDNA3ベクターを添加することによって全プラスミドDNA量を調整した。紫外線照射試験については、細胞をPBSで洗浄し、所定の線量、例えば35J/mの紫外線(254nm;UVP Inc,Upland,CA)で照射して、新鮮培地中で種々の時間(例えば3時間)増殖させた。細胞生存率は、位相差顕微鏡検査法又はトリパンブルー排除測定法のいずれかによって分析した。
細胞同調
細胞同調はdouble thymidine block法により実施した。
非同期的なHeLa細胞を2mMのチミジン存在下で18時間、チミジン除去培地で9時間培養後、2mMチミジン存在下で17時間培養した。その後、細胞を新鮮培地に移し、所定時間に細胞回収を行なった。細胞をPropidium iodideで染色し、細胞周期の進行をFACSCalibur(Becton Dickinson)を用いたFlow cytometryを用いモニターした。
抗体
市販のHA(12CA5,Boehringer,Mannheim)、Myc(9E10,BabCo)、FLAG(M2,Sigma)、α−及びβ−チューブリン(DMIA+BMIB,Neomarkers)、並びにHERC2(BD Bioscience)に対するマウスモノクローナル抗体、BRCA1(C20またはsc−642,Santa Cruz)、p53(Cell Signaling Technology)及びHERC2(BD Bioscience)に対するウサギポリクローナル抗体、並びにBRCA1のブロッキングペプチド(sc−642P,Santa Cruz)を購入した。
siRNA
SMART pool(登録商標)HERC2 siRNA混合物及び対照siRNA混合物はDharmacon Research,Inc.から購入した。二本鎖RNA(最終濃度100nM)は、Oligofectamine(登録商標)(Invitrogen)を用いて、使用説明書に従って細胞にトランスフェクトした。
免疫沈降法及び免疫ブロッティング
煮沸1%SDS含有緩衝液を用いたin vivoでのユビキチン化基質の検出は、公知の免疫沈降法及び免疫ブロッティングにより行なった19、30
0.5%NP−40を加えた溶解緩衝液(50mM Tris−HCl pH7.5、150mM NaCl、0.5%Nonidet P−40、50mM NaF、1mMジチオスレイトール(DTT)、1mM NaVO、1mM PMSFおよびプロテインインヒビター混合液)を用いて細胞を溶解し、4℃で30分間回転混合させ、その後、16,000gで4℃、10分間遠心分離した。上清を細胞溶解液として回収し、免疫沈降と免疫ブロッティングに使用した。
BRCA1複合体の免疫沈降のために、細胞溶解液を抗BRCA1抗体と4℃で1時間反応させ、その後、ProteinAとGセファロース(Invitrogen)を用いて4℃で1時間沈降反応を行った。沈降物は0.5%NP−40緩衝液で3回洗浄を行い、SDSサンプル緩衝液(50mM Tris−HCl pH6.8、0.2%ブロモフェノールブルー、10%グリセロール、2%SDS、及び100mM DTT)に再懸濁し、3分間煮沸した。ペプチド競合コントロールとして、等量のブロッキングペプチドを加えた。
HERC2の検出は、電気泳動によって3〜8%のNuPAGE(登録商標)ゲル(Invitrogen)内でサンプルを分離後、使用説明書に従いXCell II(商標)Blot Module(Invitrogen)を用いニトロセルロース膜に転写して行った。BRCA1とα−、β−チューブリンの検出は、7.5%SDS−ポリアクリルアミドゲルでサンプルを分離し、Semi−dry転写ユニット(Amersham Biosciences)を用いニトロセルロース膜に転写して行った。
それぞれのタンパク質を転写した膜は、所定の抗体を用いてインキュベートし、ECLウェスタンブロッティング検出システム(Amersham Biosciences)により現像し、Fuji LAS−3000CCDカメラで映像化した。
間接免疫細胞化学
細胞を4%ホルマリンで15分間固定し、0.2%トリトンX−100で5分間透過処理した。細胞をリン酸緩衝生理食塩水(PBS)で洗い、PBS中0.5%BSAでブロックして、所定の抗体で染色した。一次抗体は、ブロッキング緩衝液を用いて以下の濃度で希釈した。
抗HERC2抗体:1μg/ml
抗Myc抗体:2μg/ml
抗BRCA1抗体:2μg/ml
FITC又はローダミン結合二次抗体(Jackson Immunoresearch)は1:50希釈で使用した。核は0.5μM TO−PRO−3(Molecular Probe)で対比染色した。次に細胞を蛍光封入剤(BioLad)で封入し、共焦点レーザー走査型顕微鏡(LSM510,Carl Zeiss)で検査した。
[実施例1]
BRCA1と相互作用するタンパク質としてのHERC2の同定
BRCA1の安定性に影響を及ぼすタンパク質を探索するため、本発明者らは、ナノスケールキャピラリー液体クロマトグラフィー−タンデム質量分析
(LC/MS/MS)によって、プロテアソーム阻害剤であるMG132で処理した細胞から得たBRCA1免疫複合体を分析した。同定されたタンパク質のうち、HERC2はMowseスコア80であり、10種類のペプチドが最も高い可能性を示した。
この10種類のペプチドを以下に示す(図1A)。
1.352−375:DAPHSEGDMHLLSGPLSPNESFLR(配列番号6)
2.602−636:GLKVIDVACGSGDAQTLAVTENGQVWSWGDGDYGK(配列番号7)
3.1699−1725:LIPEGIDIGEPLTDCLKDVDLIPPFNR(配列番号8)
4.1820−1849:LIGPSCDNVEEDMNASAQGASATVLEETRK(配列番号9)
5.2305−2322:QAFAGQVDLDLLRCQQLK(配列番号10)
6.2600−2614:DGLHDLNVQCDWQQK(配列番号11)
7.3394−3410:QQALSHILTALQIMYAR(配列番号12)
8.4224−4238:GDYHRLGHGSDDHVR(配列番号13)
9.4239−4249:RPRQVQGLQGK(配列番号14)
10.4516−4534:DCYLLSPAARAPVHSSMFR(配列番号15)
HERC2はそのC末端にHECTドメインを有するため、本発明者らは、HERC2がBRCA1の分解に関与するユビキチンリガーゼであろうという仮説を立て、HERC2に焦点を合わせてさらに分析を行なった。
in vivoでのHERC2とBRCA1との相互作用は、一過性トランスフェクションとそれに続く免疫沈降(IP)−ウエスタン分析によって確認した。HERC2は、4834アミノ酸から成る、極めて大型のタンパク質である(図1A)。そこで本発明者らは、HECTドメインを保持するHERC2のC末端フラグメント領域(4254−4834)(HERC2−CT)がBRCA1の結合と分解の役割を担うという仮定の下に、HERC2−CTをクローニングした。293T細胞をFLAG−BRCA1及びMyc−HERC2−CTでコトランスフェクトし、Myc−HERC2−CTをFLAG−BRCA1と共沈させた(図1B、レーン5)。FLAG−BRCA1は抗Myc−HERC2−CT免疫沈降物において検出された(レーン8)。この結果は、HERC2のC末端がBRCA1と相互作用することを示すものである。
[実施例2]
HERC2によるBRCA1のin vivoでの不安定化
本発明者らは、HERC2−CTの共発現時にBRCA1発現が劇的に低下することを見出した(図1B、レーン2及び5)。そこで本発明者らは、HERC2がin vivoでBRCA1を不安定化するかどうかを分析した。
BRCA1の定常状態レベルおよびタンパク質半減期を、Myc−HERC2−CT共発現の存在下および不在下で検討した。FLAG−BRCA1(図2A)及び内因性BRCA1(図2B)の定常状態レベルは、HERC2−CTの共発現時に用量依存的に低下した。細胞をシクロへキシミドにより処理した場合も、in vivoでのBRCA1タンパク質半減期がHERC2−CTによって低下することが示された(図2C)。さらに、HERC2siRNAを導入したときは内因性BRCA1タンパク質のレベルが上昇した(図2D)。以上より、HERC2はin vivoでBRCA1を不安定化することが判明した。これらの結果は、HERC2の発現を抑制するとBRCA1が活性化して癌を抑制できることを示すものである。
[実施例3]
HERC2を介したBRCA1の分解に対するユビキチンリガーゼ活性の潜在的関与
HERC2−CTはHECTドメインを含むため、本発明者らは、BRCA1タンパク質分解がこのモチーフのユビキチンリガーゼ活性によるものであろうと推測した。この可能性を調べるため、293T細胞に野生型HERC2−CT又はC4352Aのいずれかをトランスフェクトした。C4352Aは、HERC2のアミノ酸配列のうち第4352番目のシステインをアラニンに変異させた変異体であり、E2がHECTモチーフに結合するのを妨げるが、BRCA1との相互作用は妨げないという特徴を有する。
内因性BRCA1発現レベルに関し、野生型HERC2−CT又はC4352Aの作用を検討した。その結果、野生型HERC2−CTはBRCA1発現を低下させたのに対し、C4352A変異体は低下させなかった(図3A)。このことから、本発明者らは次に、HERC2によりBRCA1がin vivoでユビキチン化されることを確認することとした。
293T細胞にFLAG−BRCA1(1−772)、Myc−HERC2−CT及びHA−ユビキチンをコトランスフェクトした。BRCA1自体は、in vivoにおいてわずかではあるが自己ユビキチン化された量として明確に分かる(図3B、レーン1)。この自己ユビキチン化は、おそらく内因性BARD1との相互作用から生じると考えられる。興味深いことに、BRCA1のユビキチン化はMyc−HERC2の共発現によって劇的に低下したが(図3B、レーン2)、MG132によって回復した(図3B、レーン3)。BRCA1−BARD1によって触媒される自己ユビキチン化はユビキチンのLys6を通して結びついており、プロテアソーム阻害剤、例えばMG132又はLLnLの添加によってin vivoで増強されることはない19。したがって、Myc−HERC2−CTの共発現及びMG132への暴露時に検出されるユビキチン化は、Lys6関連のユビキチン化ではないと考えられる。むしろ、HERC2がプロテアソーム分解のためのシグナルとしてBRCA1のポリユビキチン化を媒介することを示唆する。
[実施例4]
HERC2−CT発現によるBRCA1の細胞質局在化の誘導
BRCA1は核と細胞質との間を往復するが、分裂間期の間は主として核に局在する。他方で、本発明者らは、HERC2は細胞質に優勢的に局在することを確認した(図4A)。トランスフェクトしたHERC2−CTも細胞質に局在する(図4B及びC)。トランスフェクトしたHERC2−CTはBRCA1と相互作用するため、本発明者らは、HERC2−CTがBRCA1の局在化に影響を及ぼし得ると推測した。そこで本発明者らはこの可能性を検討するため、293T細胞においてHERC2−CTを一過性発現させ、その後免疫蛍光顕微鏡検査によってBRCA1の局在化を分析した。
その結果、親pcDNAベクターでトランスフェクトしたほとんど全ての細胞は核内BRCA1を有していたのに対し(図4B、下パネル)、HERC2−CTを過剰発現する細胞はBRCA1が核と細胞質の両方に存在することが示された(図4B、上パネルに見られる6細胞)。これらの結果は、HERC2−CTがBRCA1の核外輸送シグナルを増強し得ることを示すものである。あるいは、HERC2−CTはBRCA1の核内輸送シグナルを抑えると考えられる。
ここで、BRCA1局在の変化は、BRCA1に対する直接的作用によるものではなく、一般的輸送機構、例えばインポーチン/エクスポーチン活性の排除の結果生じた可能性が考えられる。そこで本発明者らは、公知のインポーチン/エクスポーチン調節性細胞タンパク質であるp53に対するHERC2−CTの作用を検討した。
その結果、HERC2−CTの発現はp53の細胞局在化に影響を及ぼさなかった(図4C)。よって、本発明者らは、BRCA1のHERC2−CT依存性細胞質局在化は一般的輸送機構の欠陥によって引き起こされたものではないと結論づけた。
[実施例5]
紫外線照射後のBRCA1のHERC2依存性ダウンレギュレーション
本発明者らは次に、BRCA1のHERC2媒介性ダウンレギュレーションが生理的影響を及ぼすかどうかを検討した。細胞がDNA損傷を受けた後にBRCA1の発現が低下することは広く確認されている。この低下は、主としてBRCA1のp53依存性転写抑制によるものである16、17。しかし、BRCA1タンパク質の分解も、観察される低下に寄与することが提案されてきた16−18。これまでの報告では、p53依存性のBRCA1分解が示されているが、本実施例では、T47D又はHeLa細胞などのp53の機能が失われている細胞においても、DNA損傷後にBRCA1タンパク質レベルがダウンレギュレートされることを確認した(図5A及びB)。このダウンレギュレーションは、プロテアソーム阻害剤であるMG132によって抑えられることから、プロテアソームによる分解は、部分的にBRCA1が低下する原因であることが示唆された(図5A)。
興味深いことに、本発明者らは、紫外線照射後にHERC2が劇的にアップレギュレートされることを確認した(図5B)。これらの所見から、本発明者らは、HERC2が紫外線誘導性BRCA1分解に関与するかどうかを検討することにした。
siRNAを用いて、HeLa細胞からHERC2の発現を失わせ、48時間後、細胞に紫外線(35J/m)を照射し、その後いくつかの時点で細胞を回収した。siRNAをトランスフェクトした細胞では、HERC2の発現を沈黙化することに成功した(図5B、上のパネル、レーン5から8)。対照細胞では、紫外線照射の3から6時間後にHERC2がアップレギュレートされ(レーン3及び4)、それに伴いBRCA1の抑制が確認された(中央のパネル、レーン1から4)。重要な点として、HERC2の発現が抑制された細胞では、紫外線照射後にBRCA1発現は変化しなかった(レーン5から8)。これらの結果は、BRCA1が紫外線照射後にHERC2依存的に分解されることを強く示唆するものである。
[実施例6]
HERC2ノックダウンによる、紫外線によるDNA損傷に対する細胞の非感受性化
BRCA1が欠損すると、細胞はDNA損傷に対して過敏性になることは広く知られている20−22。HERC2は、細胞に紫外線を照射した後にBRCA1のダウンレギュレーションを誘導する。このため、HERC2のノックダウンは紫外線非感受性という逆の表現型を生じさせ得る可能性がある。この可能性を調べるため、本発明者らは、HERC2の除去が紫外線照射後の細胞生存率に影響を及ぼすかどうかを検討した。
HeLa細胞にHERC2特異的siRNAをトランスフェクトし、紫外線を照射した。照射の24時間後にトリパンブルー排除法によって細胞生存率を測定した。50J/m の紫外線照射後のHERC2ノックダウン細胞の細胞生存率は、0時間目で未処置細胞の約28%であったのに対し、対照細胞の生存率は約8.5%であった。図5Cは、紫外線照射(50J/m)後24時間目に位相差顕微鏡検査によって観察した細胞についての代表的データを示す。このように、HERC2が欠損すると、細胞は紫外線照射に対して抵抗性になることが判明した。
[実施例7]
細胞周期に依存したBRCA1とHERC2の発現の検出
本実施例では、BRCA1とHERC2の相互作用が細胞周期に依存して起こるのか否かの検討を行った。Thymidine double blocking法を用い、細胞周期を同調させ(図6A)、所定時間毎に細胞を回収し、免疫沈降法によりBRCA1とHERC2の相互作用の検出を試みた(図6B)。
抗BRCA1抗体で免疫沈降を行い、抗HERC2抗体(図6B最上段)及び抗BRCA1抗体(図6B第2段)により検出を行った結果、細胞回収後、G2−M期に相当すると考えられる2−4時間でHERC2がピークとなり、同時間ではBRCA1のシグナルは減弱した。
また、全細胞溶解液中のHERC2及びBRCA1量の変化について、免疫沈降を行わず、免疫ブロッティングを用い検討した結果、HERC2のタンパク量の変化は殆ど見られないものの、BRCA1の減少が確認された。この結果は、細胞周期に依存したHERC2−BRCA1の相互作用と、その結果生じる、HERC2によるBRCA1の分解を示唆する。
[実施例8]
UV照射によるHERC2とBRCA1の相互作用の変化
本実施例では、BRCA1とHERC2の相互作用はUV照射によって変化するか否かを検討した(図7)。
上記UV照射実験の手法で、一定時間UV照射後、抗BRCA1抗体を用い免疫沈降を行った後、抗HERC2抗体によりBRCA1とHERC2の相互作用(図7上段)を、及び、コントロールとして抗BRCA1抗体によるBRCA1の検出(図7下段)を行った。
その結果、UV照射後の細胞では、BRCA1タンパク質の増加及び、BRCA1とHERC2との相互作用の減少が確認された。
考察
BRCA1は腫瘍進行経路におけるハブタンパク質として働き、このキー遺伝子の生殖細胞系突然変異により、乳癌の生涯危険度が約80%となる23。したがって、他の機構によるBRCA1タンパク質のダウンレギュレーションが、散発性乳癌を引き起こし得ることが提唱された24、25
本明細書に提示する結果は、HERC2が、DNA損傷に応答してBRCA1の細胞局在化及び安定性を調節することによって、BRCA1タンパク質をダウンレギュレートするという機構に関与し得ることを示すものである。この機構の生物学的重要性の1つの可能性としては、HERC2が核外輸送とリンクした機構においてBRCA1の分解を誘導し得ることが考えられる。BRCA1及びBARD1の細胞質への核外輸送がそれらの分解を引き起こすことを明らかにする報告は、この概念を裏付ける26。本発明者らのデータは、HERC2ノックダウンによりBRCA1を安定化させると、紫外線によるDNA損傷に対して抵抗性を有する細胞を生じることを示す。これは、HERC2とBRCA1の相互バランスが細胞の生存率を左右することを示唆する。
HERC2をノックダウンすることにより、細胞が、DNA損傷誘導性細胞死から救済されることを示すデータは、HERC2が腫瘍抑制因子であると考えることができる。しかし、HERC2はBRCA1という腫瘍抑制因子を阻害することから、HERC2は癌遺伝子であると考えるほうがより妥当である。あるいは、BRCA1とHERC2はハウスキーパーの腫瘍抑制因子として協同すると考えられる。
エチルニトロソ尿素(ENU)突然変異誘発分析により、HERC2がこれまでに研究された中で最も易変性のマウス遺伝子座であることが示唆されたことは言及に値する27。HERC2巨大複製領域(duplicon)は、高い突然変異率を有する偽遺伝子とみなされているにもかかわらず、転写される。一部のrjs突然変異体は、インタクトなHECTドメインを有するHERC2タンパク質を含むが、野生型HERC2タンパク質アミノ酸配列のうち第3716番から第3768番までの53アミノ酸(3716−3768)を欠損している。
参考文献
1. Lehman,A.L.et al.A very large protein with diverse functional motifsis deficient in rjs(runty,jerky,sterile)mice.Proc Natl Acad Sci U S A 95,9436−41(1998).2. Ji,Y.et al.The ancestral gene for transcribed,low−copy repeats in the Prader−Willi/Angelman region encodes a large protein implicated in protein trafficking,which is deficient in mice with neuromuscular and spermiogenic abnormalities.Hum Mol Genet 8,533−42(1999).
3. Ji,Y.et al.Structure of the highly conserved HERC2 gene and of multiple partially duplicated paralogs in human.Genome Res 10,319−29(2000).
4. Chai,J.H.et al.Identification of four highly conserved genes between breakpoint hotspots BP1 and BP2 of the Prader−Willi/Angelman syndromes deletion region
that have undergone evolutionary transposition mediated by flanking duplicons.Am J Hum Genet 73,898−925(2003).
5. Garcia−Gonzalo,F.R.& Rosa,J.L.The HERC proteins:functional and evolutionary
insights.Cell Mol Life Sci 62,1826−38(2005).
6. Nicholls,R.D.& Knepper,J.L.Genome organization,function,and imprinting in Prader−Willi and Angelman syndromes.Annu Rev Genomics Hum Genet 2,153−75(2001).
7. Lyon,M.F.et al.Genetic and molecular analysis of recessive alleles at the pink−eyed dilution(p)locus of the mouse.Proc Natl Acad Sci U S A 89,6968−72(1992).
8. Rinchik,E.M.,Carpenter,D.A.& Handel,M.A.Pleiotropy in microdeletion syndromes:neurologic and spermatogenic abnormalities in mice homozygous for the p6H deletion are likely due to dysfunction of a
single gene.Proc Natl Acad Sci U S A 92,6394−8(1995).
9. Deng,C.X.Roles of BRCA1 in centrosome duplication.Oncogene 21,6222−7(2002).10. Venkitaraman,A.R.Cancer susceptibility and the functions of BRCA1 and BRCA2.Cell 108,171−82(2002).
11. Zheng,L.,Li,S.,Boyer,T.G.& Lee,W.H.Lessons learned from BRCA1 and BRCA2.Oncogene 19,6159−75(2000).
12. Cortez,D.,Wang,Y.,Qin,J.& Elledge,S.J.Requirement of ATM−dependent phosphorylation of brcal in the DNA damage response to double−strand breaks.Science 286,1162−6(1999).
13. Tibbetts,R.S.et al.Functional interactions between BRCA1 and the checkpoint
kinase ATR during genotoxic stress.Genes Dev 14,2989−3002(2000).
14. Scully,R.et al.Dynamic changes of BRCA1 subnuclear location and phosphorylation state are initiated by DNA damage.Cell 90,425−35(1997).
15. Zhong,Q.et al.Association of BRCA1 with the hRad50−hMre11−p95 complex and the DNA damage response.Science 285,747−50(1999).
16. Arizti,P.et al.Tumor suppressor p53
is required to modulate BRCA1 expression.Mol Cell Biol 20,7450−9(2000).
17. MacLachlan,T.K.,Dash,B.C.,Dicker,D.T.& El−Deiry,W.S.Repression of BRCA1 through a feedback loop involving p53.J Biol Chem 275,31869−75(2000).
18. Blagosklonny,M.V.et al.Regulation of BRCA1 by protein degradation.Oncogene 18,6460−8(1999).
19. Nishikawa,H.et al.Mass spectrometric and mutational analyses reveal Lys−6−linked polyubiquitin chains catalyzed by BRCA1−BARD1 ubiquitin ligase.J Biol Chem
279,3916−24(2004).
20. Abbott,D.W.et al.BRCA1 expression restores radiation resistance in BRCA1−defective cancer cells through enhancement
of transcription−coupled DNA repair.J Biol Chem 274,18808−12(1999).
21. Ruffner,H.,Joazeiro,C.A.,Hemmati,D.,Hunter,T.& Verma,I.M.Cancer−predisposing mutations within the RING domain of BRCA1:loss of ubiquitin protein ligase activity and protetion from radiation hypersensitivity.Proc Natl Acad Sci U S A 98,5134−9(2001).
22. Shen,S.X.et al.A targeted disruption of the murine Brca1 gene causes gamma−irradiation hypersensitivity and genetic
instability.Oncogene 17,3115−24(1998).
23. King,M.C.,Marks,J.H.& Mandell,J.B.Breast and ovarian cancer risks due to inherited mutations in BRCA1 and BRCA2.Science 302,643−6(2003).
24. Baldassarre,G.et al.Negative regulation of BRCA1 gene expression by HMGA1 proteins accounts for the reduced BRCA1 protein levels in sporadic breast carcinoma.Mol Cell Biol 23,2225−38(2003).
25. Catteau,A.& Morris,J.R.BRCA1 methylation:a significant role in tumour development? Semin Cancer Biol 12,359−371(2002).
26. Rodriguez,J.A.,Schuchner,S.,Au,W.W.,Fabbro,M.& Henderson,B.R.Nuclear−cytoplasmic shuttling of BARD1 contributes to its proapoptotic activity and is regulated by dimerization with BRCA1.Oncogene 23,1809−20(2004).
27. Walkowicz,M.et al.Molecular characterization of radiation−and chemically induced mutations associated with neuromuscular tremors,runting,juvenile lethality,and sperm defects in jde2 mice.Mamm Genome 10,870−8(1999).
28. Fasano,O.,Birnbaum,D.,Edlund,L.,Fogh,J.& Wigler,M.New human transforming genes detected by a tumorigenicity assay.Mol Cell Biol 4,1695−705(1984).
29. Hashizume,R.et al.The RING heterodimer BRCA1−BARD1 is a ubiquitin ligase inactivated by a breast cancer−derived mutation.J Biol Chem 276,14537−40(2001).
30. Sato,K.et al.Nucleophosmin/B23 is a
candidate substrate for the BRCA1−BARD1
ubiquitin ligase.J Biol Chem 279,30919−22(2004).
配列番号4:合成DNA
配列番号5:合成DNA
[配列表]

Claims (14)

  1. 細胞内におけるHERC2の発現を抑制することを特徴とする、腫瘍を抑制する方法。
  2. 細胞内においてHERC2とBRCA1との相互作用を阻害することを特徴とする、腫瘍を抑制する方法。
  3. HERC2の発現の抑制が、HERC2遺伝子に対するsiRNAである請求項1に記載の方法。
  4. HERC2とBRCA1との相互作用の阻害力が、HERC2遺伝子に対するsiRNA、HERC2に対するアンタゴニスト及びHERC2に対する抗体からなる群から選択される少なくとも1つによるものである請求項2に記載の方法。
  5. 候補物質の存在下で細胞内のHERC2の発現量を測定し、得られる測定結果を指標として抗腫瘍活性を有する物質を選択することを特徴とする、抗腫瘍剤のスクリーニング方法。
  6. 候補物質の存在下でHERC2とBRCA1との相互作用を測定し、得られる測定結果を指標として抗腫瘍活性を有する物質を選択することを特徴とする、抗腫瘍剤のスクリーニング方法。
  7. 細胞内におけるHERC2の発現を抑制する物質を含む抗腫瘍剤。
  8. HERC2の発現を抑制する物質が、HERC2遺伝子に対するsiRNAである請求項7に記載の抗腫瘍剤。
  9. 細胞内においてHERC2とBRCA1との相互作用を阻害する物質を含む、抗腫瘍剤。
  10. HERC2とBRCA1との相互作用を阻害する物質が、HERC2遺伝子に対するsiRNA、HERC2に対するアンタゴニスト及びHERC2に対する抗体からなる群から選択される少なくとも1つである請求項9に記載の抗腫瘍剤。
  11. 生体内におけるHERC2の発現を抑制することを特徴とする、腫瘍の治療方法。
  12. 生体内においてHERC2とBRCA1との相互作用を阻害することを特徴とする、腫瘍の治療方法。
  13. 腫瘍を治療する医薬を製造するための、細胞内におけるHERC2の発現を抑制する物質の使用。
  14. 腫瘍を治療する医薬を製造するための、細胞内においてHERC2とBRCA1との相互作用を阻害する物質の使用。
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