Nobel RNA modification in bacteria and its pathophysiological significance

• Project/Area Number: 21H02731
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 49050:Bacteriology-related
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 富澤 一仁 熊本大学, 大学院生命科学研究部(医), 教授 (40274287)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000); Fiscal Year 2023: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000); Fiscal Year 2022: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000); Fiscal Year 2021: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
• Keywords: RNA修飾 / 細菌感染 / 修飾ヌクレオシド / 細菌 / 修飾核酸 / 形質転換 / 感染

Outline of Research at the Start

RNA修飾の特徴は、100種類以上の多彩な化学修飾が存在し、RNA機能を制御していることである。我々は、RNAの代謝産物がアデノシンA3受容体の真のリガンドであることを明らかにした。我々は細菌が免疫細胞に貪食されると、従来報告されていない新規修飾ヌクレオシドが出現することを発見した。そこで、細菌は、ある環境下ではヌクレオシドを直接修飾するのではとの着想に至った。そこで本研究では、①. 高次構造を有さないヌクレオシドを修飾する酵素は実在するのか？その酵素は何か？　②. 細菌における新規ヌクレオシドの修飾の意義は何か？という問いに答える研究を実施する。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、1. 高次構造を有さないヌクレオシドを修飾する酵素は実在するのか？その酵素は何か？　2. 細菌における新規ヌクレオシドの修飾の意義は何か？　3 新規修飾ヌクレオシドが生理活性物質として機能するか？もし機能するなら受容体は何か？という問いに答える研究を実施している。
今年度は、昨年度同定したm3A受容体の組織発現ならびに細胞内発現を定量PCR法ならびにウエスタンブロット法で同定した。その結果、胸腺やマクロファージなどの免疫組織や細胞、さらに腎臓に多く分布していることが分かった。腎臓での分布について、詳細な解析を行った結果、尿細管に多く分布していることが明らかになった。そこで、m3A受容体を多く発現しているヒト単球由来M1およびM2マクロファージを培養し、1 nMから1 microMの濃度でm3Aで処理した。処理1時間後にRNAを回収し、 インターロイキンの発現についてqPCR法で検討した。その結果、m3Aは濃度依存的にインターロイキンの発現を促進することが明らかになった。
さらにm3Aが細胞増殖やアポトーシスならびに細胞移動などには影響を及ぼすかWST-1アッセイ、TUNEL染色ならびに細胞遊走アッセイで検討した。その結果、m3Aは、細胞増殖やアポトーシスならびに細胞移動には影響を及ぼさないことが明らかになった。
以上の結果より、m3Aはm3A受容体を介してマクロファージの免疫機能を促進することが明らかになった。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

計画していた研究を遂行することができたため。

Strategy for Future Research Activity

申請書に記載している研究計画を遂行する。

Research Products

• [Journal Article] Extracellular N6-isopentenyladenosine (i6A) addition induces co-transcriptional i6A incorporation into ribosomal RNAs. (2022)
  • Author(s): Yakita M, Chujo T, Wei FY, Hirayama M, Kato K, Takahashi N, Naganuma K, Nagata M, Kawahara K, Nakayama H, Tomizawa K.
  • Journal Title: RNA Volume: 28 Issue: 7 Pages: 1013-1027
  • DOI: 10.1261/rna.079176.122
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 細菌特異的修飾ヌクレオシドによる自然免疫応答メカニズムの解明 (2023)
  • Author(s): 島村美帆
  • Organizer: 第100回日本生理学会大会