[出典] "Cancer Mutations of the Tumor Suppressor SPOP Disrupt the Formation of Active, Phase-Separated Compartments" Bouchard JJ, Otero JH, Scott DC [..] Salvatella X, Schulman BA, Mittag T. Mol Cell. 2018 Sep 20.

背景
  • 腫瘍抑制因子SPOP (speckle-type POZ protein SPOP/スペックル型POZタンパク質)は、Ring (Cullin-Ring) 型E3ユビキチンリガーゼの基質結合アダプターである。
  • SPOPは、前立腺癌で最も高頻度で変異し、乳癌、子宮内膜癌など他の固形癌にも変異が見られるが、前立腺癌では、SPOPの変異が、SPOPとその基質の一種であるBETタンパク質との結合阻害、BETタンパク質分解阻害、BETタンパク質蓄積を介してBET阻害剤に対する耐性を誘導することが報告されている (Zhang et al. Nat Med. 2017*)。
概要
  • St. Jude Children’s Research Hospitalを中心とする米・スペイン・デンマーク・ドイツの研究チームは今回、SPOPの変異が、SPOPと基質が共局在する"膜のない細胞小器官 (membraneless organelles)"形成を阻害し、基質が細胞内に蓄積されるに至る分子機序を明らかにした。
詳細
  • SPOPの基質の多くがその変性領域 (intrinsically disordered regions, IDRs)に多重なSPOP結合 (SB)モチーフを帯びており、SPOPと多価性相互作用 (multivalent interaction)をする (multivalent interactionとphase separationの関係について、相分離参考文献3のFig. 2を引用した下図参照)。Phase separation 1
  • 研究チームは、HeLa細胞において、少なくとも8つのSBモチーフを帯びている発癌タンパク質DAXX(Death domain-associated protein) とSPOPの動態を蛍光分析した。
  • SPOPが核スペックルのマーカを発現する核内構造体  (nuclear bodies)に局在し、DAXXは小さな球状のPMLボディーに局在することを確認。
  • 両者を共発現させると、核スペックル、PMLボディ、あるいは、核小体カハール体(Cajal bodies)とも異なる球状で液体特性を示す核内構造体へと共局在することを発見し、研究チームはこの核内構造体をSPOP/DAXX bodiesと命名した。
  • SPOP/DAXX bodiesは、前立腺癌細胞株PC-3細胞でも発生した。
  • SPOPとDAXXは協働してliquid-liquid phase separation (LLPS) に至る。さらに、このメゾスケール・アッセンブリーの中でCUL3ユビキチンリガーゼの活性が誘導されることを確認した。
  • SPOPの他の基質アンドロゲン受容体 (AR)についても、ARのN末端領域 (nAR)とSPOPがSPOP/DAXX bodiesと同様なアッセンブリーを形成することを同定した。
  • SPOPと基質のメゾスケール・アッセンブリーの形状は、基質とSPOPのモル比が高い (> ~3)と滴状に、モル比が低い (<2)とフィラメント状になった。
  • 前立腺癌におけるSPOPの変異の典型は、基質結合MATHドメインに位置するW131GとF133Vである。変異SPOPとDAXXを共発現させると、野生型SPOPとDAXXの共発現とは異なり、それぞれが、核スペックルとPMLボディーに止まり、SPOP/DAXX bodiesを形成しなかった。
  • SPOPの癌変異によって、SPOPと基質が共局在する核内構造体が形成されず、基質のユビキチン化が進行しないことが、前立腺癌におけるBET阻害剤耐性の分子機序であることが示唆される。
SPOP変異とBET阻害剤関連参考文献
  • *) BETタンパク質の蓄積がBET阻害剤耐性の誘因とする論文: "Intrinsic BET inhibitor resistance in SPOP-mutated prostate cancer is mediated by BET protein stabilization and AKT–mTORC1 activation" Zhang P, Wang D [..] Huang H. Nat Med. 2017 Sep;23(9):1055-1062.
  • BET阻害剤に対して、前立腺癌でのSPOP変異は耐性を、子宮内膜癌でのSPOP変異は感受性をもたらすとする論文: "Opposing effects of cancer-type-specific SPOP mutants on BET protein degradation and sensitivity to BET inhibitors" Janouskova H, El Tekle [..]  Theurillat JP. Nat Med. 2017 Sep;23(9):1046-1054. Online 2017-08-14.
相分離参考文献
  1. 膜のない細胞内小器官に関するレビュー (2018年): "The molecular language of membraneless organelles" Gomes E, Shorter J. J Biol Chem. 2018 Jul 25. ; "Quality Control of Membraneless Organelles" Alberti S (MPI Molecular Cell Biology and Genetics), Carra S (Center for Neuroscience and Neurotechnology). J Mol Biol. 2018 May 11.
  2. 低分子による相分離の解析 (第5節)を取り上げたレビュー (2018年): "Next-Generation Drugs and Probes for Chromatin Biology -  From Targeted Protein Degradation to Phase Separation membraneless organelle" Cermakova K (Baylor College of Medicine) , Hodges HC (UT MD Anderson Cancer Center). Molecules. 2018 Aug 6;23(8).Phase separation 2 Phase separation 3
  3. 相分離に関するレビュー (2016年): "Phase separation in biology; functional organization of a higher order" Mitrea DM, Kriwacki RW.(St. Jude Children’s Research Hospital) Cell Commun Signal. 2016 Jan 5;14:1.