Structural probing of RNA G-quadruplex structures in vivo

• Project/Area Number: 21K05314
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 37030:Chemical biology-related
• Research Institution: University of Miyazaki
• Principal Investigator: 石塚 匠 宮崎大学, 医学部, 学部講師 (50700085)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2022)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: グアニン四重鎖構造 / RNA / セリウム / グアニン四重鎖

Outline of Research at the Start

本研究ではRNAグアニン四重鎖構造(rG4)をヌクレオチドレベルの分解能で検出可能な技術を開発し、細胞内rG4構造の解析を行う。また、異なる細胞種や異なる細胞周期において本技術を応用し、細胞内のrG4構造の時空間的情報を取得する。その結果に基づきrG4に関する新たな機能を明らかにする。

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、RNAグアニン四重鎖構造(rG4)をヌクレオチドレベルの分解能で検出可能な技術を開発することを目標としている。前年度まで、Ce(IV)/EDTAを用いたrG4を標的とする構造解析法を確立した。本年度においては、開発した構造解析法の実用性および汎用性を評価するため、テロメアRNA配列や神経変性疾患におけるリピート配列、mRNAおよび5’UTRにおける配列で形成されるrG4構造に対して本手法を応用した。また、rG4選択性を検証するため、ヘアピン、バルジやインターナルループ構造を有するRNA配列においても検討した。その結果、形成される構造により切断効率が異なることが明らかとなり、rG4選択的に解析できることを実証した。さらに、Ce(IV)/EDTAよるrG4の部位特異的切断の切断機構を明らかにするため、質量分析法により切断断片を調査した。その結果、ホスホジエステル結合は、加水分解的に3’および5’側の両側で起こることが確認された。さらなる詳細に関しては現在解析中である。

Current Status of Research Progress

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

Reason

当初の計画通りに、開発したRNAグアニン四重鎖構造(rG4)の構造解析法の実用性および汎用性を解析できたため。

Strategy for Future Research Activity

次年度では、培養細胞を用いて内在性のRNAグアニン四重鎖構造(rG4)に対し開発した構造解析法を応用する。具体的には、正常細胞と腫瘍細胞を用いてそれらの細胞からすべてのRNAを単離し、本手法により網羅的に解析する。これらの検討により正常細胞と腫瘍細胞ではrG4にどのような差異があるかを解析する。

Research Products

• [Journal Article] An Advanced Detection System for <i>In Situ</i> Hybridization Using a Fluorescence Resonance Energy Transfer-based Molecular Beacon Probe (2022)
  • Author(s): Narantsog Choijookhuu, Yasuaki Shibata, Takumi Ishizuka, Yan Xu, Takehiko Koji, Yoshitaka Hishikawa
  • Journal Title: ACTA HISTOCHEMICA ET CYTOCHEMICA Volume: 55 Issue: 5 Pages: 119-128
  • DOI: 10.1267/ahc.22-00075
  • ISSN: 0044-5991, 1347-5800
  • Year and Date: 2022-10-28
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Click chemistry for fluorescence imaging via combination of a BODIPY-based ‘turn-on’ probe and a norbornene glucosamine (2022)
  • Author(s): Zhiyong He, Takumi Ishizuka, Yoshitaka Hishikawa, Yan Xu
  • Journal Title: Chemical Communications Volume: 58 Issue: 89 Pages: 12479-12482
  • DOI: 10.1039/d2cc05359d
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Pivotal role of High-Mobility Group Box 2 in ovarian folliculogenesis and fertility (2022)
  • Author(s): Shinichiro Shirouzu, Naohiro Sugita, Narantsog Choijookhuu, Yu Yamaguma, Kanako Takeguchi, Takumi Ishizuka, Mio Tanaka, Fidya, Kengo Kai, Etsuo Chosa, Yoshihiro Yamashita, Chihiro Koshimoto, Yoshitaka Hishikawa
  • Journal Title: Journal of Ovarian Research Volume: 15 Issue: 1 Pages: 133-133
  • DOI: 10.1186/s13048-022-01071-4
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Crucial role of high-mobility group box 2 in mouse ovarian follicular development through estrogen receptor beta (2022)
  • Author(s): Yu Yamaguma, Naohiro Sugita, Narantsog Choijookhuu, Koichi Yano, Deokcheol Lee, Makoto Ikenoue, Fidya, Shinichiro Shirouzu, Takumi Ishizuka, Mio Tanaka, Yoshihiro Yamashita, Etsuo Chosa, Noboru Taniguchi, Yoshitaka Hishikawa
  • Journal Title: Histochemistry and Cell Biology Volume: 157 Issue: 3 Pages: 359-369
  • DOI: 10.1007/s00418-022-02074-4
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 肝再生モデルマウスを用いたグアニン四重鎖構造の機能解明 (2022)
  • Author(s): 石塚 匠, Narantsog Choijookhuu, 矢野 公一, 池ノ上 実, 山隈 優, 白水 慎一郎, Fidya, 田中 美緒, 菱川 善隆
  • Organizer: 第39回分子病理学研究会
• [Presentation] マウス卵巣におけるHMGB2の卵胞形成への関与 (2022)
  • Author(s): 山隈 優, Narantsog Choijookhuu, 矢野 公一, 池ノ上 実, 甲斐 健吾, Fidya, 白水 慎一郎, 田中 美緒, 石塚 匠, 菱川 善隆
  • Organizer: 第39回分子病理学研究会
• [Presentation] 蛍光共鳴エネルギー移動（FRET)を利用したin situ hybridization法 (2022)
  • Author(s): 石塚 匠, Narantsog Choijookhuu, 柴田 恭明, 徐 岩, 小路 武彦, 菱川 善隆
  • Organizer: 第64回日本顕微鏡学会九州支部集会
• [Presentation] Estrogen signaling inhibits intestinal epithelial remodeling through G-Protein Coupled Receptor 30 in DSS-induced colitis in mice (2022)
  • Author(s): Fidya, Narantsog Choijookhuu, Makoto Ikenoue, Koichi Yano, Yu Yamaguma, Shinichiro Shirouzu, Kengo Kai, Takumi Ishizuka, Yoshitaka Hishikawa
  • Organizer: 第128回日本解剖学会総会・全国学術集会
• [Presentation] マウス卵巣における HMGB2 の卵胞形成への関与 (2022)
  • Author(s): 山隈 優, Narantsog Choijookhuu, 甲斐 健吾, Fidya, 白水 慎一郎, 石塚 匠, 菱川 善隆
  • Organizer: 第128回日本解剖学会総会・全国学術集会
• [Presentation] 蛍光共鳴エネルギー移動 （FRET)を利用したin situ hybridizationの実際 (2021)
  • Author(s): 菱川 善隆, Narantsog Choijookhuu, 石塚 匠, 柴田 恭明, 小路 武彦
  • Organizer: 第62回日本組織細胞化学会総会・学術集会
• [Book] In situ hybridization法 (2022)
  • Author(s): 菱川 善隆, Narantsog Choijookhuu, 石塚 匠, 柴田 恭明, 小路 武彦
  • Total Pages: 258
  • Publisher: 中西印刷
• [Book] 病理と臨床 (2022)
  • Author(s): 菱川 善隆, Narantsog Choijookhuu, 石塚 匠, 柴田 恭明, 小路 武彦
  • Total Pages: 424
  • Publisher: 文光堂