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カイコ培養細胞におけるpiRNA関連構造体の動態

Research Project

Project/Area Number 20J11535
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Review Section Basic Section 43010:Molecular biology-related
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

CHUNG PUI YUEN  東京大学, 新領域創成科学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2020-04-24 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
KeywordspiRNA / RNA顆粒 / nuage / P-body
Outline of Research at the Start

トランスポゾンDNA配列による遺伝子突然変異を防止するため、動物では生殖細胞特異的にPIWIタンパク質とpiRNA小分子RNAが発現しており、トランスポゾンの発現を抑制する。カイコBmN4細胞では、PIWIとpiRNA生合成因子は、NuageとP-bodyという「piRNA生合成の反応場」と言われる顆粒状凝集体に局在することが判明されたが、其々の内容物、形成機構と生物学的意義はまだ解明されていない。本研究はカイコBmN4細胞におけるpiRNA関連構造体の動態に着目し、タンパク質の瞬間的接触を注目する「動的アプローチ」により、piRNA関連構造体の形成機構と意義を解明することを目指している。

Outline of Annual Research Achievements

piRNA因子の誤局在によるpiRNA生合成への影響を調べるため、PIWIタンパク質BmAgo3とSiwiのslicer変異体、またはATPase活性を失ったnuageコア因子BmVasaの変異体の発現によるpiRNAの性質変化について解析を行なった。その結果、Siwi slicer変異体を過剰発現させた細胞は、通常だとほとんど合成されない成熟mRNA由来のpiRNAが顕著に増加したことを判明した。一方で、トランスポゾン由来のpiRNAの減少は認めなかったことから、Siwi変異体の発現によるpiRNA生合成への影響は限定的であり、piRNA前駆体の選別精度にのみ影響したと結論付けた。この現象の分子メカニズムを調べた結果、Siwi変異体は複数の関連因子のP-bodyへの局在量を増加させたことが分かり、nuageまたはミトコンドリア外膜上のpiRNA前駆体選別因子も同じようにP-bodyにある凝集体に巻き込まれ、結果的にP-bodyに局在する成熟mRNAがプロセスされたと推論した。ここまでの結果を纏めてEMBO Reportsにて発表された。

一方、P-bodyとnuageは外膜がないため、単離して内容物を同定するのは極めて困難である。そのため、顆粒形成の足場となるpiRNA関連構造体の全貌は未だに解明されてない。この問題を解決するため、本研究はタンパク質の瞬間的接触を捉える近接依存性標識法Proximity labeling(PL法)の実験系を立ち上がることを目指した。nuageコア因子をBirAタグと結合させ、ビオチン化された関連タンパク質をPAGE法で調べた。これらのマーカータンパク質の標識パターンの間には大きいな違いがあると泳動分析でわかった。この結果は質量分析(LC-MS/MS法など)によるプロテオーム解析の基礎となることが期待される。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (1 results)

All 2021

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results)

  • [Journal Article] Dynamic subcellular compartmentalization ensures the fidelity of piRNA biogenesis in silkworms2021

    • Author(s)
      Pui Yuen Chung, Keisuke Shoji, Natsuko Izumi, and Yukihide Tomari
    • Journal Title

      EMBO reports

      Volume: - Issue: 7

    • DOI

      10.15252/embr.202051342

    • Related Report
      2021 Annual Research Report 2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed

URL: 

Published: 2020-07-07   Modified: 2024-03-26  

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