哺乳動物ｍRNAのキャップ構造特異的なN6メチルアデノシン修飾の生合成と機能解析

• Project/Area Number: 20J30002
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Review Section: Basic Section 43010:Molecular biology-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 穐近 慎一郎 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2020-04-24 – 2023-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2020: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: RNA / キャップ / RNA結合タンパク質 / RNA修飾

Outline of Research at the Start

N6-メチルアデノシン(m6A)修飾は真核生物のmRNAに豊富な化学修飾であり、細胞の様々な機能に関与している。特に脊椎動物では5'cap構造に続く1塩基にもm6A修飾が存在する。これまでの研究においてCAPAMがcap構造におけるm6A修飾を形成していることを解明し、生理学的な意義として細胞の酸化ストレス応答に関与していること、およびm6A修飾がmRNAの翻訳効率を向上していることを見出した。本研究ではm6A修飾がどのような遺伝子の発現を制御することで細胞の酸化ストレス応答に寄与しているのか、またm6A修飾がどのような因子を介してmRNAの翻訳効率に寄与しているのかを解明することを目指す。

Outline of Annual Research Achievements

N6-メチルアデノシン(m6A)修飾は真核生物のmRNAに豊富な化学修飾であり、内部におけるm6A修飾はmRNAの安定性や翻訳を制御することで細胞の様々な機能に関与している。一方で脊椎動物では5'cap構造に続く1塩基にもm6A修飾が存在するが、その生合成や生理学的な意義は未解明であった。申請者はこれまでの研究過程において生合成を担う遺伝子(CAPAM)を同定し、cap構造におけるm6A修飾形成過程を解明した。また生理学的な意義として細胞の酸化ストレス応答に関与していること、およびm6A修飾がmRNAの翻訳効率を向上していることを見出した。
本研究ではm6A修飾がどのような遺伝子の発現を制御することで細胞の酸化ストレス応答に寄与しているのか、またm6A修飾がどのような因子を介してmRNAの翻訳効率に寄与しているのかを解明することで、cap構造におけるm6A修飾の意義の解明を目指す。
本年度は、m6A修飾がmRNAの翻訳効率に寄与する機構を解析するために、内在遺伝子の転写・翻訳機構を可能な限り正確に模倣したレポーター翻訳アッセイの系の構築に注力した。またこれを用いてm6A修飾を認識する候補因子の機能的関係性の探索を進めた。
またCOVID-19の感染拡大に考慮して、新型コロナウイルスのRNAメチル化酵素の阻害剤の探索も並行して行った。共同研究を行い、すでに約20万化合物からのスクリーニングを終え、培養細胞において新型コロナウイルスの増殖を抑制する化合物を取得した。それらに関してより詳細な分子機構を明らかにするためにSPR測定および複合体のX線結晶構造解析を進めた。

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Versatile strategy using vaccinia virus-capping enzyme to synthesize functional 5′ cap-modified mRNAs (2023)
  • Author(s): Ohno Hirohisa、Akamine Sae、Mochizuki Megumi、Hayashi Karin、Akichika Shinichiro、Suzuki Tsutomu、Saito Hirohide
  • Journal Title: Nucleic Acids Research Volume: 51 Issue: 6 Pages: e34-e34
  • DOI: 10.1093/nar/gkad019
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Mass spectrometric analysis of mRNA 5′ terminal modifications (2021)
  • Author(s): Akichika, S., Suzuki, T., Suzuki, T.
  • Journal Title: Methods Enzymol Volume: 658 Pages: 407-418
  • DOI: 10.1016/bs.mie.2021.06.012
  • ISBN: 9780128235850
  • Peer Reviewed
• [Presentation] High-throughput screening of chemical inhibitors for SARS-CoV-2 RNA methyltransferase (2021)
  • Author(s): Shinichiro Akicika
  • Organizer: 第22回日本RNA学会年会
• [Presentation] 新型コロナウイルスのRNAメチル化酵素を標的とした阻害剤スクリーニング (2021)
  • Author(s): Shinichiro Akicika
  • Organizer: 第44回日本分子生物学会年会
• [Presentation] 育志賞・青葉賞受賞 記念講演 (2020)
  • Author(s): Shinichiro Akicika
  • Organizer: 第1回RNAJオンラインミーティング
• [Book] 月刊「細胞」2021年 12月号 エピトランスクリプトミクス (2021)
  • Author(s): 鈴木 勉
  • Total Pages: 76
  • Publisher: ニュー・サイエンス社