Analysis of temporal and spatial control of mRNA translation that is mediated by subcellular structures and novel RNA processing
| Project/Area Number |
21H02398
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 43010:Molecular biology-related
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
小谷 友也 北海道大学, 理学研究院, 准教授 (70419852)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 雄広 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (50383774)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2021: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
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| Keywords | 卵母細胞 / mRNA / 翻訳制御 / 細胞内微細構造 / RNAプロセシング |
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| Outline of Research at the Start |
遺伝子機能を正確に制御するために「翻訳制御」は極めて重要な役割を持つ。我々は翻訳制御機構を解析する画期的な技術を世界に先駆けて独自に確立し、本研究分野に新たな局面を切り開いてきた。本研究は、受精後の個体形成において翻訳制御が果たす役割と、これら一連の生命現象における翻訳制御システムの原理を解き明かすことを目的とする。得られる成果は、生物がどのように翻訳制御機構を統合し個体を作り出すのか、その全貌を知る糸口となると期待される。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、受精後の個体形成において翻訳制御が果たす役割と、これら一連の生命現象における翻訳制御システムの原理の解明を目的とする。昨年度までに、pou5f3 mRNAの3'末端が削除される現象と翻訳活性化の関係を解析し、3'末端配列の短縮によってmRNAの翻訳が活性化することを示した。本年度は、3'末端の削除によるmRNAの翻訳制御が受精後の発生においてどのような意義を持つのか、さらに、どのようなメカニズムで翻訳が制御されるのかを解析した。初めに、ゲノム編集技術によってpou5f3遺伝子の3'末端配列に変異を導入した。24塩基と7塩基の配列が挿入されたゼブラフィッシュ系統を作出し、変異をホモ2倍体に持つ受精卵の発生を解析した。その結果、どちらの系統においてもpou5f3 mRNAの3'末端が受精卵で短縮され、タンパク質が過剰に合成されていた。これら変異体胚は原腸形成の進行に大きな遅れを見せ、胚致死となった。次に、末端配列に相補的なモルフォリノ・オリゴヌクレオチドで3'末端の短縮を阻害した。その結果、pou5f3 mRNAの翻訳はほぼ完全に阻害され、これらの胚は異常な原腸形成の進行と発生の停止を示した。次に、3'末端の短縮がどのように翻訳を活性化するのかを明らかにするため、短縮前の長い3'UTRと短縮された短い3'UTRのそれぞれに結合するタンパク質を質量分析で網羅的に同定した。どちらかに結合する数種類のタンパク質の機能を解析した結果、3'末端の短縮は翻訳の抑制と活性化のそれぞれに働くタンパク質を入れ替える分子スイッチとして機能することが示唆された。さらに、受精卵で発現する約600種類のmRNAの3'末端の変化を解析し、40%以上のmRNAにおいて3'末端が卵割期に短縮されることを明らかとした。以上の結果から、受精後の発生を進行させる新たな分子機構を見出すことに成功した。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(23 results)
