Elucidation of cancer malignant switching mechanism through mRNA modification based on RAE1

• Project/Area Number: 22K06924
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 49010:Pathological biochemistry-related
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 小林 亜紀子 金沢大学, 総合技術部(医), 技術職員 (00345662)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: RAE1 / mRNA修飾

Outline of Research at the Start

RNA修飾はRNAが生体内において様々な機能を獲得するための戦略であり、転写後段階における新しい遺伝子発現制御システム「エピトランスクリプトーム」として、生命現象への関わりが注目されている。私たちは核膜孔を介したmRNA核外搬出の制御分子であるRAE1は、古典的mRNA核外搬出システムとメチル化シトシン（m5C）修飾mRNA核外搬出システムを切り替えるコア因子として機能し、エピトランスクリプトームの加速によりがん細胞の悪性化を誘導する可能性を見出した。本研究では、RAE1が基盤となるm5C修飾mRNA核外搬出システムの分子基盤を解明する。

Outline of Annual Research Achievements

RNA修飾はRNAが生体内において様々な機能を獲得するための戦略であり、転写後段階における新しい遺伝子発現制御システム「エピトランスクリプトーム」として、生命現象への関わりが注目されている。
これまでの一連の研究により、研究代表者は、核膜孔を介したmRNA核外搬出の制御分子であるRAE1が、古典的mRNA核外搬出システムとメチル化シトシン（m5C)修飾mRNA核外搬出システムとを切り替えるコア分子として機能し、結果としてエピトランスクリプトームが加速されることにより、がん細胞の悪性化を誘導している可能性を見出した。そこで当課題では、転写後段階で調節されるエピトランスクリプトームとがん悪性進展機序の関連性の根本的理解に向けて、研究代表者が同定したRAE1が基盤となるm5C修飾mRNA核外搬出システムの分子基盤を解明することを目的としている。
昨年度は、免疫沈降実験により、mRNAにm5C修飾を施す因子NSUN2(NOP2/Sun RNA methyltransferase)が、悪性度の高い子宮内膜がん細胞でRAE1とより多く結合することを確認した。これにより、RAE1はがんの悪性度が異なると、相互作用パートナーの切り替えを行っている可能性が示唆された。またNSUN2発現をsiRNAによってノックダウンすると、細胞増殖能が優位に低下した。さらに、同じくNSUN2のノックダウン細胞において、m5C化学修飾を受けたmRNAの修飾率が著しく低下することを確認したが、今年度は悪性度の高い子宮体がん細胞においてRAE1をノックダウンした際にもmRNAのm5C化学修飾が低下することを見出した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

研究代表者の異動により、研究を行う環境整備を行っていたため、当研究課題の進捗にやや後れが生じたと判断した。

Strategy for Future Research Activity

m5C mRNA核外搬出システムへ切り替える分子スイッチの解明を引き続き行う。悪性度の低い子宮内膜がん細胞株では、RAE1は古典的mRNA核外搬出因子と複合体を形成するが、悪性度の高い細胞株において、RAE1は5mC修飾因子であるNSUN2と複合体を形成する。そのスイッチ機序を理解するため、RAE1-NSUN2複合体形成に関わるRAE1翻訳後修飾について明らかにする。

Research Products

• [Journal Article] Optimization of Zwitterionic Polymers for Cell Cryopreservation (2024)
  • Author(s): Kato Yui、Uto Takuya、Ishizaki Takeru、Tanaka Daisuke、Ishibashi Kojiro、Matsuda Yuya、Onoda Issei、Kobayashi Akiko、Hazawa Masaharu、Wong Richard W.、Takahashi Kenji、Hirata Eishu、Kuroda Kosuke
  • Journal Title: Macromolecular Bioscience Volume: 8 Issue: 7
  • DOI: 10.1002/mabi.202300499
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Nanoscopic Elucidation of Spontaneous Self-Assembly of Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) Open Reading Frame 6 (ORF6) Protein (2023)
  • Author(s): Nishide Goro、Lim Keesiang、Tamura Maiki、Kobayashi Akiko、Zhao Qingci、Hazawa Masaharu、Ando Toshio、Nishida Noritaka、Wong Richard W.
  • Journal Title: The Journal of Physical Chemistry Letters Volume: 14 Issue: 38 Pages: 8385-8396
  • DOI: 10.1021/acs.jpclett.3c01440
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Cell-compatible isotonic freezing media enabled by thermo-responsive osmolyte-adsorption/exclusion polymer matrices (2023)
  • Author(s): Kato Yui、Matsuda Yuya、Uto Takuya、Tanaka Daisuke、Ishibashi Kojiro、Ishizaki Takeru、Ohta Akio、Kobayashi Akiko、Hazawa Masaharu、Wong Richard W.、Ninomiya Kazuaki、Takahashi Kenji、Hirata Eishu、Kuroda Kosuke
  • Journal Title: Communications Chemistry Volume: 6 Issue: 1 Pages: 260-260
  • DOI: 10.1038/s42004-023-01061-7
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Nanoscopic Assessment of Anti-SARS-CoV-2 Spike Neutralizing Antibody Using High-Speed AFM. (2023)
  • Author(s): Keesiang Lim, Goro Nishide, Elma Sakinatus Sajidah, Tomoyoshi Yamano, Yujia Qiu, Takeshi Yoshida, Akiko Kobayashi, Masaharu Hazawa, Toshio Ando, Rikinari Hanayama, Richard W Wong
  • Journal Title: Nano letters Volume: 23 Issue: 2 Pages: 619-628
  • DOI: 10.1021/acs.nanolett.2c04270
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Spatiotemporal tracking of small extracellular vesicle nanotopology in response to physicochemical stresses revealed by HS-AFM. (2022)
  • Author(s): Elma Sakinatus Sajidah, Keesiang Lim, Tomoyoshi Yamano, Goro Nishide, Yujia Qiu, Takeshi Yoshida, Hanbo Wang, Akiko Kobayashi, Masaharu Hazawa, Firli R P Dewi, Rikinari Hanayama, Toshio Ando, Richard W Wong
  • Journal Title: Journal of extracellular vesicles Volume: 11 Issue: 11 Pages: 12275-12275
  • DOI: 10.1002/jev2.12275
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] High speed-AFM as a nanoscopic tool for anti-SARS-CoV-2 spike neutralizaing antibody assessment. (2023)
  • Author(s): Keesiang Lim, Goro Nishide, Elma Sakinatus Sajidah, Tomoyoshi Yamano, Qiu Yujia, Takeshi Yoshida, Akiko Kobayashi, Masaharu Hazawa, Toshio Ando, Rikinari Hanayama, Richard Wong.
  • Organizer: ISEV2023 Annual Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] High speed-AFM reveals the millisecond dynamic of small extracellular vesicle nanotopology in response to physicochemical stresses. (2023)
  • Author(s): Elma Sakinatus Sajidah, Keesiang Lim, Tomoyoshi Yamano, Goro Nishide, Qiu Yujia, Takeshi Yoshida, Akiko Kobayashi, Masaharu Hazawa, Rikinari Hanayama, Toshio Ando, Richard Wong
  • Organizer: ISEV2023 Annual Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Milisecond dynamics of small extracellular vesicle nanotopology in response to physicochemical stresses revealed by HS-AFM (2022)
  • Author(s): Sajidah Elma Sakinatus, Lim Keesiang, Yamano Tomoyoshi, Yoshida Takeshi, Kobayashi Akiko, Hazawa Masaharu, Inaba Yuka, Inoue Hiroshi, Hanayama Rikinari, Ando Toshio, Wong Richard W
  • Organizer: 第95回日本生化学会大会
• [Presentation] SARS-CoV-2 由来タンパク質 ORF6は RAE1 と NUP98 の局在変化を引き起こす (2022)
  • Author(s): 加藤 弘毅、Dini Kurnia Ikliptikawati、小林 亜紀子、他３名Kee Siang Lim、羽澤 勝治、Richard Wong
  • Organizer: 第 82 回日本解剖学会中部支部学術集会