マイナーイントロンスプライシングにおけるZRSR2のRNA認識機構の解明

• Project/Area Number: 22K05424
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 38030:Applied biochemistry-related
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 吉田 尚史 筑波大学, 生存ダイナミクス研究センター, 助教 (90724774)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2022: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
• Keywords: スプライシング / 骨髄異形成症候群 / pre-mRNA / ZRSR2 / SRSF2 / X線結晶構造解析 / マイナーイントロン

Outline of Research at the Start

本研究では、立体構造解析および相互作用解析によって、ZRSR2のRNA認識機構および変異体によるスプライシング異常のメカニズムを明らかにする。これまで、ZRSR2とRNAの結合について直接調べられた研究は報告例がない。そこで本研究では、ZRSR2タンパク質を大量に調製しX線結晶構造解析や相互作用解析によって、ZRSR2とRNAの結合を直接的に調べていく。

Outline of Annual Research Achievements

骨髄異形成症候群(Myelodysplastic Syndromes: MDS)は血球生産の異常などを特徴とする造血器腫瘍であり、一部の患者では急性白血病に進行する危険な疾患である。近年、大規模な遺伝子配列解析によって、MDS患者ではRNAスプライシングに関わるタンパク質に高頻度な変異が生じていることが報告された。本研究では、その中でもZRSR2やSRSF2などのスプライシング因子のアミノ酸変異が、どのようにスプライシング異常を引き起こし、病気の原因になるのかを明らかにすることを目的とした。1残基のアミノ酸変異による微小な構造変化を議論するために高分解能でのX線結晶構造解析を計画し、タンパク質試料の調製や結晶化、構造解析を実施した。
ZRSR2はマイナーイントロンのスプライシング開始段階においてスプライシング部位を認識する働きをもち、その変異がMDS患者において高頻度に検出されることが報告されている。これまで、主にタンパク質試料の大量調製について検討を行い、高純度なZRSR2のタンパク質試料を大量に調製することができた。しかしながら、構造解析に適した結晶を得ることはできておらず、さらなる条件検討を行なっていく予定である。
またSRSF2は、mRNA前駆体中のExonic Splicing Enhancer（ESE）と呼ばれる配列に結合し、スプライシング反応を促進するタンパク質であり、遺伝子解析により MDS患者から、ホットスポット変異とされるPro95のHis/Leu/Argへの 変異が検出されている。今回、SRSF2の野生型（Wild-Type: WT）及び変異体について、ESEを含むRNAとの複合体のX線結晶構造解析を行った。その結果、高分解能での構造解析に成功し、得られた複合体構造を比較することでRNA認識機構の違いを明らかにした。

Research Products

• [Presentation] スプライシング異常を伴う骨髄異形成症候群におけるSRSF2変異体の結晶構造解析 (2023)
  • Author(s): 川本 江那、佐藤 理央、吉永 匡希、 朴 三用、尾林 栄治、吉田 尚史
  • Organizer: 日本分子生物学会
• [Presentation] スプライシング異常を伴う骨髄異形成症候群におけるSRSF2変異体の結晶構造解析 (2023)
  • Author(s): 佐藤 理央、吉永 匡希、 尾林 栄治、岩崎 憲治、吉田 尚史
  • Organizer: 量子ビームサインエスフェスタ
• [Presentation] The Structural basis of 3' splice site recognition by splicing factor U2AF1 (2022)
  • Author(s): 吉田尚史, 朴三用, 坂下暁介, 成相裕子, 桑迫香奈子, 武藤裕, 浦野健, 尾林栄治
  • Organizer: 第23回RNA学会年会
• [Presentation] スプライシングタンパク質U2AF1によるイントロン認識機構の解明 (2022)
  • Author(s): 吉田尚史, 朴三用, 坂下暁介, 成相裕子, 桑迫香奈子, 武藤裕, 浦野健, 尾林栄治
  • Organizer: 第45回日本分子生物学会年会