RhoA

胃癌におけるRhoA変異

RhoAの機能獲得型変異Lauren分類によるびまん性胃癌(diffuse type gastric cancer; DGC)に高頻度に認められた。*1

  • diffuse type gastric cancerでは低分化腺癌細胞が小胞巣状あるいは弧在性に増殖ししばしば強い間質反応を伴う他, 粘液貯留したsignet ring cellを認める。
    癌取り扱い規約のpor2, sigの組織分類に相当。 なぜ日本分類はグローバルスタンダードにならないんだ???
     
  • H.pylori感染や慢性萎縮性胃炎を背景に発生する高分化〜中分化腺管構造からなる癌は腸型胃癌intestinal type gastric cancer と分類される
     

RhoA変異およびCDH1変異ほぼ全例がびまん性胃癌(DGC)に検出されDGC特異性が極めて高いと考えられる。*1

  • DGC87例中RhoA変異は22症例(25.3%)およびCDH1変異は29症例(33.3%), 両方の変異をもつものは7例であった。この2つの変異は背反ではなく生物学的に別のシグナル経路で癌化に働いていると考えられる。
     
  • CDH1は上皮細胞細胞接着に関わるカドヘリンファミリーに属する膜タンパク質で遺伝子の体細胞変異やタンパク消失については小葉性乳がんやびまん性胃癌で多数の報告がある。
     
  • 病理学的にRhoA変異びまん性胃癌は 多くがBorrmann3型, 潰瘍浸潤型の腫瘤を形成し, 粘膜部ではtub2の不明瞭な不全腺腔を認め、粘膜下層より深部の浸潤部では線維間質をともない数個の小胞巣状構造から弧在性の低分化癌の組織像を示している(浜松医大第一病理前教授喜納先生のいわれた tubulare et scirrhosum typeに一致している)RhoAの変異はこの粘膜部のやや分化した異型腺管組織にも検出されている。
     
  • RhoAパスウェイについてはRho-GEF, Rho-GAPに少数の変異が存在したがこれらはサイズの大きな遺伝子でありpassenger変異の可能性を含めた変異の意味を調べる必要がある。

    GEF:グアニンヌクレオチド交換因子, GAP: GTPase活性化タンパク質 -->small GTPase (G-proteins) 低分子量Gタンパク質

  • Rho-GEF, Rho-GAP遺伝子にはびまん性胃癌で一定の頻度で融合fusionが存在することが見つけられている*2
 

RhoA変異のhot spot

diffuse type gastric cancerにおけるRhoA mutationのhot spots(文献より)*1*3

RhoAmutation-in-GC.jpg びまん性胃癌でのRhoA変異はランダムではなくいくつかの部位にhot spotsが認められた.

Thr(Y)42, Arg(R)5, Gly(G)17のhot spotsのうち, G17はGDP/GTPがはまるポケット内部にある。Y42, R5はRHOAタンパク質表面に存在し, Y42はeffector domain, シグナル下流タンパク質やGEF, GAPというRHOAの活性化制御タンパク質の結合部位に位置している。

Y42, G17は他のRHOA familyタンパク質, KRAS, RAC1/2, CDC42においても高度に保存されており変異パターンもY42C, G17E, R5W/R5Qと一定のアミノ酸への置換が認められている。

これらの変異は, 変異により単純に機能を消失した状態ではなく, 何らかの機能を獲得してがん化, 悪性化形質に促進的に作用していると考えられる。(gain-of-function)

Rho GTP結合タンパク質の主要構造と機能*10*11*12*13*14*15

  • Rho-GTP-binding proteinは1個のeffector domain, 主要構造の領域全体に分かれて存在する4つの guanosin phosphate binding region, 各々1個の hypervariable region, およびCAAX box motifからできあがっている。
  • effector domainはGTP, GDPの結合状況によってその立体構造を変化させる。
  • すべてのRHOタンパク質で Gly14, Thr19, phe30, Gln93残基は高度に保存されており, GTP結合と水解(hydrolysis)に必要である。
  • Gly14→Val, Gln63→LeuのmodificationはGTPaseの活性化を増強する。
  • phe30→Leuの変化はGTPaseのサイクリングを増強する
  • Thr19の変異はRHOを不活化する。RHOのdominant negtive formとして用いられる
  • N-末端にはswitch1(27-40残基), switch2(59-78残基)が存在しGTP結合, GDP結合状態により構造を変化させeffector domainが下流のターゲットに結合するために行う変化を促進させていると考えられる。*16
  • Asn41, Thr37, Glu63, Cys90の保存残基は細菌毒素により共有結合修飾を受け, RHOを生物学的に不活性にする。
  • 173-189残基部分のhypervariable regionは個々のRHO family分子において最も異なっている部分で, パルミトイル化を受けるサイトとpolybasic regionを含み, 細胞膜との関係を決定しているようである。
  • C末端の CAAX box motifは翻訳後のプレニル化, proteolysis, プレニル化したCys残基のcarboxymethylationを行っている。
  • effector regionのAsn41保存残基は C3 transferaseによるADP rybosylationを阻害する。

胃癌の総合的な分子病理学的性質

胃癌の次世代シークエンサーによる網羅的DNA解析

1. 胃癌22例のexome解析によりEBV陽性胃癌とMSI陽性胃癌においてARID1A--転写を活性化状態にするクロマチンリモデリング因子SWI/SNFの構成タンパク, 機能的にはPRCと拮抗する作用をもつ.--が有意に変異をおこしている.*17
Wang K et al.(Nat Genet 2011)

  • 胃癌の中でもメチル化の多いMSI陽性症例(=MLH1遺伝子メチル化を伴う高メチル化群)と超高メチル化群であるEBV陽性症例にARID1A変異という特徴的な変異が存在.
  • EBV陽性胃癌は広範囲な異常メチル化を誘導し複数の癌抑制遺伝子をサイレンシングしている可能性がある。geneticな異常を伴わずに発ガンすることも考えられたが, 発ガン経路の中で特異的なgenetic異常が必要なことが推察される.

2. exome解析によりARID1Aなどのクロマチンリモデリング因子の変異が検出されたが, 他はTP53, PIK3CA, FAT4などの接着因子といった既知の遺伝子異常が見出されたのみで他の癌種に比較してとくに胃癌に特徴的な変異は見つけられなかった. *18 Zang ZJ, et al.(Nat Genet 2012)

3. 家族性胃癌において高頻度に認められるCHD1(E−cadherin)変異以外に, CTNNA1(α-E-cathenin)変異が同定された.*19 Majewski IJ, et al.(J Patol. 2013)

4. 食道胃接合部近傍胃癌においては同定された117遺伝子のうち, 約半数はそれまでに同定された胃癌変異遺伝子とは異なっていた. *20Chong IY, et al.(J pahtol.2013)

oesophagogastric junctional (OGJ) adenocarcinomaは頻度が減少しているdistal gastric carcinomaとは対照的に増加している。治療は限定され予後は非常に悪い。 OGJ adenocarcinomaの遺伝子状況を知るため, 8個の腫瘍のexomesと一致するgermline DNAを広範囲に調査した。 MSIは3腫瘍に検出され, 体細胞変異の数的増加と一致していた。コードの変化が予測された117遺伝子が調査され, CR2, HGF, FGFR4, ESRRBなど67遺伝子にcoding mutationが認められた. MSS OGJ においてcoding mutationおよびcopy number変化を示した29遺伝子は, その他胃癌タイプにも同様の機能変化があると推定されたものであった。報告された胃癌遺伝子変異と比較すると, 49%(57/117)はOGJに特異的な変化であった。TP53, SYNE1, およびARID1AはOGJの大きなコホート研究において高頻度に認められた。OGJ adenocarcinomaは高度変異腫瘍でありheterogenousな疾患であることがわかった。治療対象となる可能性のある体細胞変異を見つけだした。

Cancer genome Atlas projectによる胃癌の総合的分子特性(molecular characterization)


*1  Kakiuchi M,et al Recurrent gain-of-function mutations of RHOA in diffuse-type gastric carcinoma. Nat Genet. 2014 Jun;46(6):583-7. doi: 10.1038/ng.2984. Epub 2014 May 11.PMID:24816255
*2  石川俊平 びまん性胃がん(スキルス胃がん)のゲノム解析 実験医学 2014; 32(12):51-58
*3  Ushiku T, et al RHOA mutation in diffuse-type gastric cancer: a comparative clinicopathology analysis of 87 cases. Gastric Cancer. 2015 Apr 1. [Epub ahead of print]PMID:25823974
*4  Adamson P, et al,Post-translational modifications of p21rho proteins. Journal of Biological Chemistry 1992;267 20033-20038.
*5  Foster R, et al, Identification of a novel human Rho protein with unusual properties: GTPase deficiency and in vivo farnesylation. Molecular and Cellular Biology 1996;16 2689-2699.
*6  Van Aelst L & D'Souza-Schorey C Rho GTPases and signaling networks. Genes and Development 1997; 11 2295-2322.
*7  Hall A Rho GTPases and the actin cytoskeleton. Science 1998; 279: 509-514.
*8  Mackay DJG & Hall A Rho GTPases. Journal of Biological Chemistry 1998;273 20685-20688.
*9  Bishop AL & Hall A Rho GTPases and their effector proteins. Biochemical Journal 2000; 348 241-255.
*10  Adamson P, et al,Post-translational modifications of p21rho proteins. Journal of Biological Chemistry 1992;267 20033-20038.
*11  Foster R, et al, Identification of a novel human Rho protein with unusual properties: GTPase deficiency and in vivo farnesylation. Molecular and Cellular Biology 1996;16 2689-2699.
*12  Van Aelst L & D'Souza-Schorey C Rho GTPases and signaling networks. Genes and Development 1997; 11 2295-2322.
*13  Hall A Rho GTPases and the actin cytoskeleton. Science 1998; 279: 509-514.
*14  Mackay DJG & Hall A Rho GTPases. Journal of Biological Chemistry 1998;273 20685-20688.
*15  Bishop AL & Hall A Rho GTPases and their effector proteins. Biochemical Journal 2000; 348 241-255.
*16  Aspenstrom P, et al., Rho GTPases have diverse effects on the organization of the actin filament system. Biochemical Journal 2004;377 327-337.
*17  Wang K,et al., Exome sequencing identifies frequent mutation of ARID1A in molecular subtypes of gastric cancer.Nat Genet. 2011 Oct 30;43(12):1219-23. doi: 10.1038/ng.982.PMID:22037554
*18  Zang ZJ,et al.,Exome sequencing of gastric adenocarcinoma identifies recurrent somatic mutations in cell adhesion and chromatin remodeling genes.Nat Genet. 2012 May;44(5):570-4. doi: 10.1038/ng.2246.PMID:22484628
*19  Majewski IJ, et al., An α-E-catenin (CTNNA1) mutation in hereditary diffuse gastric cancer. J Pathol. 2013 Mar;229(4):621-9. doi: 10.1002/path.4152.PMID:23208944
*20  Chong IY, et al., The genomic landscape of oesophagogastric junctional adenocarcinoma.J Pathol. 2013 Nov;231(3):301-10.PMID:24308032

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Last-modified: 2015-10-13 (火) 10:08:17 (1008d)