【研究分野】分子生物学

【研究領域課題番号】16K14673 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

lncRNA / 細胞分裂 / 次世代シークエンス / 紡錘体 / 中心体 / 遺伝子 / 核酸 / 癌 / 生体分子

【研究成果の概要】

近年、非コードRNA（lncRNA）が様々な生理現象に関与していることが明らかにされてきた。過去の知見から中心体-分裂期紡錘体の形成に関与するlncRNAの存在は実験的に示唆されていたが、その同定には至っていなかった。本研究では、中心体-分裂期紡錘体系に局在するlncRNAを生化学的手法と次世代シークエンスを融合することで網羅的に同定することを試みた。結果として、分裂期紡錘体形成に関与するlncRNAを一つと中心小体先端部の形成に関与するlncRNAを一つ同定することに成功した。現在は、lncRNAが中心体機能をどのように制御することで紡錘体形成に関与しているか解析を進めている。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2016-04-01 - 2018-03-31

【配分額】3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)

【研究分野】医化学一般

【研究領域課題番号】16K15212 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

非コードRNA / 蛋白質 / 機能性RNA / 核酸 / 細胞 / 生体分子 / バイオテクノロジー / プロテオーム

【研究成果の概要】

近年、miRNAやlncRNA等に代表されるノンコーディング(nc)RNAが、細胞内で核酸や蛋白質と相互作用して、多彩な生命機能の制御に寄与すること、また、その異常が疾病発症に関与することが明らかにされ、注目を集めている。しかし、個々のncRNAの機能に関しては依然として不明な点が多い。本研究では、ncRNAの機能解析に資する新たな基盤技術の確立を目指して、生細胞内でncRNAと特異的に結合する分子を網羅的に同定する実験法の開発に挑戦し、新規システムを樹立することに成功した。本法はncRNAに限らずmRNAの解析にも広く適用可能であると考えられ、当該分野の発展に大きく貢献することが期待される。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2016-04-01 - 2018-03-31

【配分額】3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)

【研究分野】医化学一般

【研究領域課題番号】25293073 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

酵素 / 遺伝子 / 核酸 / 生体分子 / 発現制御 / メチル化 / 長鎖非コードRNA

【研究成果の概要】

我々はcyclin D1遺伝子プロモーターから転写される非コードRNA(プロモーター由来ncRNA-D)が、RNA結合タンパク質TLSとの結合を介してその遺伝子発現を抑制することを示した(Nature 454:126-30,2008)。TLSはpncRNA-Dの5末端側32-62を標的としていた。この領域は3末端側でステム-ループ構造をとるが、TLSは5末端32-44の直鎖状部分に強く結合していた。さらに、HeLa細胞の高浸透圧処理により、pncRNA-Dのアデノシン特異的メチル化が低下すると、逆にTLS結合が上昇した。現在、TLSのメチル化とRNA結合についても鋭意解析を進めている。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【配分額】17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)

【研究分野】神経内科学

【研究領域課題番号】23659461 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

酵素 / 遺伝子 / 核酸 / 生体分子 / 発現制御

【研究成果の概要】

RNA 結合タンパク質 TLS は筋萎縮性側索硬化症(ALS)の原因遺伝子として報告された。 この ALS 変異型 TLS には、アルギニン特異的(ARG)メチル化酵素 PRMT5 の結合が消失していた。そこで、変異型 TLS は ARG メチル化消失とそれに伴うタンパク質結合の異常から、不溶性凝集体を形成して ALS を発症する仮説を立てた。本研究の目的は、この仮説の検証と変異型 TLS の PRMT5 結合を回復させる RNA リガンド作成である。今回、TLS の ARG メチル化機構の詳細を明らかにし、RNA リガンド候補を得ることに成功した。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2011 - 2012

【配分額】3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)

【研究分野】分子生物学

【研究領域課題番号】22687014 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

核酸 / 蛋白質 / 発現制御 / 生体分子 / 遺伝子

【研究成果の概要】

siRNAやmicroRNAなどの小分子RNAは、Argonauteと呼ばれるタンパク質とRISCと呼ばれるエフェクター複合体を形成して機能する。本研究では、小分子RNA二本鎖をArgonauteに取り込まれる際に、Hsc70/Hsp90を中心とするシャペロンマシナリーの働きが必須であることを示し、さらに、シャペロンを含む7つの因子によってRISCの形成過程を試験管内で再構成することに成功した。

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2010 - 2012

【配分額】24,700千円 (直接経費: 19,000千円、間接経費: 5,700千円)

【研究分野】医化学一般

【研究領域課題番号】22390057 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

酵素 / 遺伝子 / 核酸 / 生体分子 / 発現制御

【研究成果の概要】

我々は、 cyclin D1 遺伝子プロモーターから転写される(promoter-derived noncoding: pnc)RNA が、その発現を抑制することを発見した(Nature 454: 126-30, 2008)。この pncRNA の転写開始点を決定し、pncRNA の転写を誘導するタンパク質の精製を試みた。その結果 DNA 修復系タンパク質 5 種類と核構造体 paraspeckle 構成タンパク質 2種類の合計 7 種類のタンパク質が同定された。この成果は、 pncRNA 転写には DNA 修復系が関与し、転写の場は paraspeckle であることを示唆している。この成果は、ncRNA 転写に新境地を開拓することになる。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2010 - 2012

【配分額】18,850千円 (直接経費: 14,500千円、間接経費: 4,350千円)

【研究分野】分子生物学

【研究領域課題番号】19687011 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

核酸 / 蛋白質 / 発現制御 / 生体分子 / 遺伝子 / microRNA / Argonaute / RISC / 小分子RNA / small RNA / miRNA / siRNA / 翻訳抑制 / ショウジョウバエ

【研究成果の概要】

我々は、ショウジョウバエAgo1はATP依存的なpoly(A)の短縮化に加えて、cap認識後の段階を阻害するのに対し、Ago2はeIF4EとeIF4Gの相互作用を阻害しcap機能を遮断するというように、Ago1とAgo2によるmiRNAを介した翻訳抑制の様式に大きな違いがあることを明らかにした。

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2007 - 2009

【配分額】24,960千円 (直接経費: 19,200千円、間接経費: 5,760千円)

【研究分野】生体関連化学

【研究領域課題番号】19350087 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

酵素化学 / 核酸 / 酵素 / 生体分子 / ゲノム / 進化

【研究成果の概要】

生命は真核生物、真正細菌、古細菌の3つに分類される。本研究では、この3つの生物界で、RNA修飾酵素の構造と機能がどう異なっているかを調べた。その結果、新たにマルチサイト特異性酵素を発見し、葉酸依存性RNAメチル化酵素のX線結晶構造解析に成功し、その触媒機構を提案し、タンパク質ノット型RNAメチル化酵素の基質RNA認識が多段階からなっていることを証明し、さらにRNA修飾ネットワークが存在することを発見した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2007 - 2009

【配分額】18,850千円 (直接経費: 14,500千円、間接経費: 4,350千円)

【研究分野】極限環境生物学

【研究領域課題番号】17613003 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

核酸 / 酵素 / 生体分子 / ゲノム / 進化 / RNA修飾 / 好熱菌 / tRNA / RNAメチル化酵素

【研究成果の概要】

本研究により、明らかとなった学術的知見は多岐にわたりますが、当初予定した三つの主要課題に照らし合わせつつ、記述すると下記のようになります。
(1)高温環境下の試験管内で、きちんと動作するRNA修飾系を組み立てる。
RNA修飾系において、RNAの構造安定化因子は(i)修飾ヌクレオシド自身(ii)RNA結合タンパク質(iii)ポリアミン(iv)塩類の4つであると思われます。細胞内における塩類濃度・組成は、ほぼ一定と予想されますので、in vitro実験系で重要な因子は、(i)〜(iii)であると思われます。
そこで、とくにポリアミンに焦点を絞り、高度好熱菌Thermus thermophilusの生産する特異的ポリアミン、カルドヘキサミンやテトラキスアミンが高温環境下でのRNA修飾に有効に作用することを見いだしました。
(2)RNAメチル化酵素の基質認識機構を生化学的に調べる。
超好熱菌Aquifex aeolicusのtRNA(m^1G37)メチル化酵素[TrmD]やtRNA(m^2_2G26)メチル化酵素[Trm1]が全く新規なRNA認識機構をもつ酵素であることや、真核生物のtRNA(m^7G46)メチル化酵素[Trm8/Trm82複合体]が真正細菌由来酵素に比較して、より厳密なRNA認識機構をもつことを見いだしました。
(3)RNAメチル化酵素の基質RNA認識がどのようなタンパク質構造によってもたらされるかを明らかにする。
TrmHに関して、保存されている塩基性アミノ酸残基に着目し、そこに変異を導入することにより、tRNAの初期結合に関する部位と触媒反応の進行に伴ってtRNAと会合する部位を明らかにすることができました。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2005 - 2006

【配分額】3,300千円 (直接経費: 3,300千円)