トランスポゾン侵略から生殖ゲノムをまもるpiRNA作動原理の統合的理解

• Project/Area Number: 17H06111
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Biomolecular chemistry
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 塩見 美喜子 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (20322745)
• Project Period (FY): 2017-05-31 – 2020-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥202,540,000 (Direct Cost: ¥155,800,000、Indirect Cost: ¥46,740,000); Fiscal Year 2019: ¥38,220,000 (Direct Cost: ¥29,400,000、Indirect Cost: ¥8,820,000); Fiscal Year 2018: ¥45,630,000 (Direct Cost: ¥35,100,000、Indirect Cost: ¥10,530,000); Fiscal Year 2017: ¥45,760,000 (Direct Cost: ¥35,200,000、Indirect Cost: ¥10,560,000)
• Keywords: PIWI / piRNA / トランスポゾン / RNAサイレンシング / ショウジョウバエ / Piwi

Outline of Annual Research Achievements

トランスポゾンの利己的な転移活性による生殖ゲノムの損傷は種の保存を脅かすため、有性生殖を伴う動物は、進化の過程でpiRNAを中核因子とするRNAサイレンシング機構を自己防衛手段として獲得したと考えられている。しかし、その動作原理は未だ不明である。本研究では、piRNAの動作原理を明らかにすることを目的とした。piRNAは、piRNAクラスタから転写された前駆体から生成されるが、piRNA生合成の仕組みは未だ明らかになっていないため、その解明に取り組んだ。piRNA生合成の必須因子としてArmitageが知られる。ArmitageのRNA結合様式を調べたところ、通常の状態ではArmitage はpiRNA前駆体に特異的に結合するが、上流因子Ybが存在しない場合は様々な細胞内RNAに結合してしまい、また、これらのRNAからトランスポゾン抑制の機能をもたないpiRNAを作り出してしまうことが判明した。つまりYbはArmiのRNA結合の特異性を制御する因子であり、ArmitageはpiRNA生合成を促進する因子であることが判明した。この成果はCell Reports誌に報告した。並行してpiRNA生合成の場として知られるYb bodyの形成機構及び要求性に関して研究を進めた。Yb bodyに局在する因子としてはYb、Armitage、SoYb、Vretが知られる。本解析から、YbのRNA結合能があればYb bodyが形成されること、その形成後は、Armi、Soyb/Vretの順番でタンパク質相互作用を介してYb bodyに順次局在することがわかった。Yb bodyが液相分離によって形成されることも判明した。この成果はEMBO Reports誌に報告した。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Distinct and collaborative functions of Yb and Armitage in transposon-targeting piRNA biogenesis (2019)
  • Author(s): Hirotsugu Ishizu, Tatsuki Kinoshita, Shigeki Hirakata, Chihiro Komatsuzaki, and Mikiko C. Siomi
  • Journal Title: Cell Reports Volume: 27 Issue: 6 Pages: 1822-1835
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2019.04.029
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Requirements for multivalent Yb body assembly in transposon silencing in Drosophila (2019)
  • Author(s): Shigeki Hirakata, Hirotsugu Ishizu, Aoi Fujita, Yumiko Tomoe, Mikiko C. Siomi
  • Journal Title: EMBO Reports Volume: 印刷中 Issue: 7
  • DOI: 10.15252/embr.201947708
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Two distinct transcriptional controls triggered by nuclear Piwi-piRISCs in the Drosophila piRNA pathway (2018)
  • Author(s): Sato K, Siomi MC.
  • Journal Title: Curr. Opin. Struct. Biol. Volume: 53 Pages: 69-76
  • DOI: 10.1016/j.sbi.2018.06.005
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Piwi Nuclear Localization and Its Regulatory Mechanism in Drosophila Ovarian Somatic Cells (2018)
  • Author(s): Yashiro Ryu、Murota Yukiko、Nishida Kazumichi M.、Yamashiro Haruna、Fujii Kaede、Ogai Asuka、Yamanaka Soichiro、Negishi Lumi、Siomi Haruhiko、Siomi Mikiko C.
  • Journal Title: Cell Reports Volume: 23 Issue: 12 Pages: 3647-3657
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2018.05.051
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Hierarchical roles of mitochondrial Papi and Zucchini in Bombyx germline piRNA biogenesis (2018)
  • Author(s): Nishida Kazumichi M.、Sakakibara Kazuhiro、Iwasaki Yuka W.、Yamada Hiromi、Murakami Ryo、Murota Yukiko、Kawamura Takeshi、Kodama Tatsuhiko、Siomi Haruhiko、Siomi Mikiko C.
  • Journal Title: Nature Volume: 555 Issue: 7695 Pages: 260-264
  • DOI: 10.1038/nature25788
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Evidence for convergent evolution of SINE-directed Staufen-mediated mRNA decay. (2018)
  • Author(s): Lucas BA, Lavi E, Shiue L, Cho H, Katzman S, Miyoshi K, Siomi MC, Carmel L, Ares M Jr, Maquat LE.
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci U S A. Volume: 115 Issue: 5 Pages: 968-973
  • DOI: 10.1073/pnas.1715531115
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The PIWI-Interacting RNA Molecular Pathway: Insights From Cultured Silkworm Germline Cells (2018)
  • Author(s): Sakakibara Kazuhiro、Siomi Mikiko C.
  • Journal Title: BioEssays Volume: 40 Issue: 1 Pages: 1700068-1700068
  • DOI: 10.1002/bies.201700068
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] PIWI-Interacting RNA in Drosophila: Biogenesis, Transposon Regulation, and Beyond (2017)
  • Author(s): Yamashiro Haruna、Siomi Mikiko C.
  • Journal Title: CHEMICAL REVIEWS Volume: - Issue: 8 Pages: 4404-4421
  • DOI: 10.1021/acs.chemrev.7b00393
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Use of the CRISPR-Cas9 system for genome editing in cultured Drosophila ovarian somatic cells. (2017)
  • Author(s): Ishizu H, Sumiyoshi T, Siomi MC
  • Journal Title: Methods Volume: 126 Pages: 186-192
  • DOI: 10.1016/j.ymeth.2017.05.021
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] piRNA Biogenesis (2019)
  • Author(s): 塩見美喜子
  • Organizer: Keystone Symposia/Small Regulatory RMAs
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] piRNA biogenesis and function in Drosophila (2019)
  • Author(s): 塩見美喜子,塩見美喜子
  • Organizer: 第20回武田科学財団生命科学シンポジウム
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Involvement of the Drosophila Brahma chromatin remodeling complex in Piwi-mediated transcriptional transposon silencing (2019)
  • Author(s): 大西遼,塩見美喜子
  • Organizer: 第20回武田科学財団生命科学シンポジウム
• [Presentation] Hierarchical roles of mitochondrial PAPI and Zucchini in Bombyx germline piRNA biogenesis (2018)
  • Author(s): 塩見美喜子
  • Organizer: Chromatin,Epigenetics & Transcription
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] piRNA biogenesis and function (2018)
  • Author(s): 塩見美喜子
  • Organizer: Regulatory & Non-coding RNA
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Hierarchical roles of mitochondrial Papi and Zucchini in Bombyx germline piRNA biogenesis (2018)
  • Author(s): 西田知訓,塩見美喜子
  • Organizer: RNA2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] piRNA依存的な転写抑制機構におけるヒストンメチル化酵素SETDB1の作用機序の解明 (2018)
  • Author(s): 大角健,塩見美喜子
  • Organizer: 第20回日本RNA学会年会
• [Presentation] Requirements for multivalent Yb body assembly in transposon silencing in Drosophila (2018)
  • Author(s): 塩見美喜子
  • Organizer: EMBO Workshop piRNAs and PIWI protein
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] piRNA biogenesis and function (2018)
  • Author(s): 塩見美喜子
  • Organizer: China Nucleic Acids Forum
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] カイコ生殖細胞のトランスポゾン抑制機構におけるQinの機能解析 (2018)
  • Author(s): 西田知訓,塩見美喜子
  • Organizer: 第41回分子生物学会年会
• [Presentation] PIWI-Interacting RNA : Its Biogenesis and Functions (2018)
  • Author(s): Mikiko C.Siomi
  • Organizer: 2018 Keystone Symposia
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Crystal Structure of Silkworm PIWI-Clade Argonaute Siwi Bound to piRNA (2017)
  • Author(s): Mikiko C. Siomi
  • Organizer: 2017 International Conference on Structural Biological Macromolecules
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] piRNA biogenesis in Drosophila and Bombyx germlines (2017)
  • Author(s): Mikiko C.Siomi
  • Organizer: Microsymposium2017
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] The role of Zucchini in 3’ end processing of the piRNA intermediate within the Siwi-pre-piRISC in silkworm germ cells (2017)
  • Author(s): Kazuhiro Sakakibara, Kazumichi M Nishida, Yuka W Iwasaki, Hiromi Yamada, Ryo Murakami, Haruhiko Siomi, and Mikiko C Siomi
  • Organizer: Microsymposium2017
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Molecular mechanism of Piwi-piRNA nuclear localization in ovarian somas (2017)
  • Author(s): Mikiko C. Siomi
  • Organizer: 第43回内藤コンファレンス
  • Invited
• [Presentation] piRNAはトランスポゾンの侵略から生殖ゲノムをどのように守るのか (2017)
  • Author(s): 塩見美喜子
  • Organizer: 千里ライフサイエンス振興財団セミナー
  • Invited
• [Presentation] ショウジョウバエpiRNA生合成因子Ybの機能解析 (2017)
  • Author(s): 平形 樹生、石津 大嗣、塩見 美喜子
  • Organizer: 第19回日本RNA学会年会
• [Presentation] Molecular mechanism of piRNA biogenesis (2017)
  • Author(s): Mikiko C.Siomi
  • Organizer: EMBO EMBL Symposia /The Non-Coding Genome
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Requirement of nuclear mono-ubiquitination of Eggless/SETDB1 in piRNA-dependent transposon silencing (2017)
  • Author(s): Ken Ohsumi, Masaru Ariura, Saori Suzuki, Ryo Onishi, Kaoru Sato, Mikiko C. Siomi
  • Organizer: RNAフロンティアミーティング2017
• [Presentation] piRNA 生合成経路における Vreteno の機能解析 (2017)
  • Author(s): 藤田 あおい ，平形 樹生 ，石津 大嗣 ，巴裕 美子 ，塩見 美喜子
  • Organizer: RNAフロンティアミーティング2017
• [Presentation] piRNAを介したトランスポゾン転写抑制機構の解析 (2017)
  • Author(s): 大西 遼、佐藤 薫、塩見 美喜子
  • Organizer: ConBio2017
• [Presentation] ショウジョウバエ脳腫瘍抑制遺伝子 (2017)
  • Author(s): 山本 瞳、佐藤 薫、塩見 美喜子
  • Organizer: ConBio2017
• [Presentation] PAPIリン酸化修飾によるpiRNA成熟化制御機構の解明 (2017)
  • Author(s): 山田 紘実、西田 知訓、榊原 和洋、塩見 美喜子
  • Organizer: ConBio2017
• [Presentation] ミトコンドリア外膜に局在するpiRNA生合成因子GasZの機能解析 (2017)
  • Author(s): 山城 はるな、石津 大嗣、塩見 美喜子
  • Organizer: ConBio2017
• [Presentation] ショウジョウバエ卵巣体細胞におけるpiRNAとendo-siRNAのクロストーク (2017)
  • Author(s): 小松崎 千尋、石津 大嗣、塩見 美喜子
  • Organizer: ConBio2017
• [Presentation] piRNA生合成因子BmQinの機能解析 (2017)
  • Author(s): Yumi Miyata, Kazumichi M. Nishida, Yuka W. Iwasaki, Haruhiko Siomi and Mikiko C. Siomi1
  • Organizer: ConBio2017
• [Presentation] primary piRNA生合成におけるRNAヘリカーゼ Armitageの機能解析 (2017)
  • Author(s): 木下 達貴、石津 大嗣、塩見 美喜子
  • Organizer: ConBio2017
• [Book] ナノバイオ・メディシン (2017)
  • Author(s): 宇理須 恒雄、佐久間 哲史、高田 望、竹中 繁織、小澤 岳昌、吉村 英哲、胡桃坂 仁志、越阪部 晃永、原田 昌彦、束田 裕一、宮成 悠介、塩見 美喜子、大西 遼
  • Total Pages: 232
  • Publisher: 近代科学社
  • ISBN: 4764950286
• [Remarks] 塩見研究室ホームページ
  • URL: http://www-siomilab.biochem.s.u-tokyo.ac.jp/index.html
• [Remarks] 塩見研究室
  • URL: http://www-siomilab.biochem.s.u-tokyo.ac.jp/index.html