博甲第25号生命システム科学博士県立広島大

Functional analysis of SAKI which is a novel substrate of protein kinase Aurora-B.岡本,茉佑美

Prefectural University of Hiroshima Repository

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氏名・本籍     岡本 茉佑美（佐賀県） 
学位の種類    博士（生命システム科学） 
学位記番号    博甲 第２５号 
学位授与の日付  平成２７年３月２０日 
学位授与の要件  学位規則第４条第１項該当（課程博士） 
学位論文題目   タンパク質キナーゼ Aurora-Bの新規基質である SAKIの機能解析研究 
学位論文審査委員 主査 教 授 達家 雅明 
副査 教 授 嶋本 文雄 
教 授 小西 博昭 
教 授 肖  業貴 
 
 
学位論文の要旨 
 
細胞分裂（染色体分配と細胞質分離）に必須のタンパク質キナーゼである Aurora-B は、細
胞分裂の過程で染色体上に乗車したり降車したりすることが知られている。このようなタンパ
ク質を「染色体パッセンジャー」と呼び、幾つか知られるパッセンジャーの中で、Aurora-B
はその中核に位置する。すなわち、Aurora-Bは細胞分裂の司令塔のような役割を担っている。
Aurora-Bがリン酸化するタンパク質の解析から、100-kDaの分子量を持つ新規因子が基質とし
て見つかっており、SAKI（Substrate of AIM-1/Aurora kinase B）と命名されていた。この新
規基質 SAKIは細胞核の中の核小体に局在し、核酸のメチル化（シトシンの 5位メチル基転移：
m5C）酵素活性を持つことがわかっていたが、その役割については全く不明であった。そこで
本研究では、SAKIの機能について解析することを目的とした。 
第 1章では、緒言として背景と目的を記載する。 
第 2 章では、SAKI の発現解析について調べた結果を述べる。Aurora-B はがん関連分子であ
り、ヒトがん組織において高発現が観察されていた。そこで、SAKI についても同様のがん関
連分子として機能していることを疑った。そこで、①ヒトの正常組織におけるタンパク質発現、
②各種ヒトがん細胞株におけるタンパク質発現、③各種ヒトがん組織におけるタンパク質発現、
④ヒト正常細胞とがん細胞における SAKI の遺伝子量、などについて調べた。その結果、大腸
がんや口腔がんをはじめ種々のヒトがんにおいて SAKI タンパク質は高い発現を示し、また、
遺伝子増幅が起こっていることを見つけた。 
第 3 章では、SAKI の細胞増殖における役割について明らかにした。SAKI がヒトがん細胞に
おいて遺伝子増幅を伴って高発現していたこと、また、英国の研究グループが本研究とは全く
独立して SAKI を細胞増殖制御の中核をなす核内がん遺伝子産物 Myc の下流因子（MISU: 
Myc-induced SUN-domain-containing protein）として報告したことなどから、SAKIはがん細
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胞の増殖に関連する因子であることが疑われた。そこで、SAKI のノックダウンを子宮頸部が
ん HeLa細胞で試した。その結果、SAKIを高発現した場合においても、また、ノックダウンし
て発現をほとんど無くした場合においても、HeLa 細胞での増殖能や軟寒天培地中での増殖で
見たがん細胞性の増殖（造腫瘍能と相関するような細胞増殖能）は変更されなかった。すなわ
ち、SAKIはがん細胞増殖関連因子では無いことが示唆された。 
第 4 章では、SAKI の細胞ストレス応答における役割について解析した。第 2 章と第 3 章の
解析結果で SAKI は増殖関連因子では無いにもかかわらず、がん細胞において遺伝子増幅を伴
い高発現していたことから、次に、SAKI ががん細胞の生体内における生存に重要な因子では
無いかと考えた。そこで、種々のストレス（熱や放射線、種々の抗がん剤など）での SAKI ノ
ックダウン細胞における感受性を調べた。しかし、大きく感受性を変更させる因子は見つける
ことが出来なかった。一方、SAKIの酵母版（オルソログ）として Trm4が知られていたが、酵
母の解析結果での報告によると、Trm4（tRNA (m5C)-methyltransferase 4）は別のメチル化酵
素である Trm8（tRNA (m7G)-methyltransferase 8）と同時に機能して tRNAの品質管理にかか
わっているらしい。そこで、Trm8のヒト版である METTL1（methyltransferase like 1）と SAKI
のふたつについて共高発現、あるいはダブル・ノックダウンした HeLa 細胞を作成し種々のス
トレスでの感受性を調べたところ、現在でも広く使われている抗がん剤であるフルオロウラシ
ル（5-FU）に対して特異的に感受性が変更されることがわかった。 
第 5章では、tRNAの品質管理としての SAKIと METTL1の役割について考察する。酵母では、
Trm4と Trm8による tRNAの修飾は熱ストレスでの tRNAの構造変化を抑制し、この効果が不十
分な場合、不良 tRNA として分解されることが知られる（rapid tRNA decay (RTD) pathway）。
本研究におけるヒトでの結果では、この経路は保存されていなかったが、tRNA が熱ストレス
以上に変性してしまうような状況、すなわち、tRNAのフルオロウラシル化が生じた場合、RTD
が働いていると考察される。 
第 6章では、本研究の総括を述べる。 
本研究より、SAKIはヒトがんにおいて遺伝子量の増加を伴い高発現しているにも関わらず、
増殖関連分子でないことが明らかとなった。さらに、SAKI は他の tRNA メチル化酵素 METTL1
と共に、ヒトがん細胞の 5-FU感受性の変更に寄与していることが分かった。また、SAKIの解
析を通じて、酵母に存在する tRNA の品質管理システムがヒトにも存在すること、更に、そう
いった仕組みががん細胞の生体内生存において重要であることを見つけた。汎用抗がん剤の感
受性変更因子であったことから、ヒトがんにおける抗がん剤効果の予測、更に、分子標的化す
ることによる新規の抗がん増感剤の開発などが本研究の成果としてあげることが出来る。 
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審査の結果の要旨 
 
SAKI（Substrate of AIM-1/Aurora kinase B）は Aurora-B の新規基質として見つかっていたが、
核小体に局在し、シトシンの 5位メチル基（m5C）転移酵素活性を持つこと以外に、その核酸代謝にお
ける具体的な役割や生理機能については不明であった。本研究では、SAKIが、がん関連タンパク質キ
ナーゼ Aurora-Bの基質であることに注目して生理機能解析をおこない、SAKIもまた、ヒトがんで遺
伝子増幅を伴って高発現するがん関連タンパク質であること、更に、tRNAをメチル化制御することに
よってがん細胞の抗がん剤耐性の獲得に深く関係していることを突き止めた。 
第 1章では、緒言として SAKIが見つかった背景と研究の目的を記載する。 
第 2章では、SAKIの発現解析について調べた結果を述べる。すなわち、①ヒト各種正常組織でのタ
ンパク質発現、②種々のヒトがん細胞株でのタンパク質発現、③種々のヒトがん組織におけるタンパ
ク質発現、④それらの SAKIゲノム遺伝子量などについて調べ、大腸がんや口腔がんをはじめ多くのヒ
トがんにおいて SAKIタンパク質は高い発現を示し、また、遺伝子増幅が起こっていることを見つけた。 
第 3 章では、SAKI の細胞増殖における役割について明らかにした。SAKI がヒトがん細胞において
遺伝子増幅を伴って高発現していたことから、SAKI ががん細胞の増殖に関連することが疑われたが、
SAKI発現を small hairpin RNA（shRNA）によって抑制したヒト子宮頸部癌由来がん細胞（HeLa細胞）
における軟寒天培地中での増殖で見たがん細胞性の増殖能（造腫瘍能）は変更されなかった。すなわ
ち、SAKIはがん細胞増殖関連因子では無いことが示された。 
第 4章では、SAKIの細胞ストレス応答における役割について明らかにした。種々のストレス（熱や
紫外線、エックス線、パクリタキセル、その他の抗がん剤など）での SAKIノックダウン細胞における
感受性を調べる中で、m5C転移酵素活性を持つ SAKIと、グアニンの 7位メチル基（m7G）転移酵素活
性を持つ METTL1（methyltransferase like 1）の両方を shRNAによって発現抑制した HeLa細胞にお
いて汎用抗がん剤フルオロウラシル（5-FU）に対して特異的に感受性が変更されることを見つけた。 
第 5章では、tRNAの品質管理としての SAKIと METTL1の役割について明らかにした。m5Cと m7Gの
修飾を欠いた tRNAは、5-FU処理された細胞内で非常に不安定になることを突き止めた。 
第 6章では、本研究の総括を述べる。 
本研究で、SAKI が、tRNA を介するような今まで知られていなかった薬剤耐性機構により汎用抗が
ん剤 5-FUに耐性をもたらしている因子であることが明らかとなったことから、ヒトがんにおける抗が
ん剤効果の予測、更に、画期的な新規抗がん増感剤の開発に繋がると期待される。よって審査員一同
が協議の結果、本論文は博士（生命システム科学）の学位に値するものと認められる。 


タンパク質キナーゼAurora-B の新規基質であるSAKI の機能解析研究

http://harp.lib.hiroshima-u.ac.jp/pu-hiroshima/file/12267/20150526125357/k0025-abstract.pdf

タンパク質キナーゼAurora-B の新規基質であるSAKI の機能解析研究

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