RNAシナプス局在および制御の分子機構解明

• Project/Area Number: 23870016
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Molecular biology
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 王 丹 京都大学, 学内共同利用施設等, 助教 (50615482)
• Project Period (FY): 2011-08-24 – 2013-03-31
• Project Status: Declined (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000); Fiscal Year 2012: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2011: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: RNA / シナプス / 局在エレメント / 生細胞 / イメージング

Research Abstract

本研究は、RNAのシナプスへ局在するメカニズムおよびシナプスでの翻訳制御の分子メカニズムの解明を目的としている。23年度は、アメフラシから採取した感覚神経、運動神経細胞を用いて人工神経ネットワークを構築し、生きた細胞で翻訳蛍光レポーターを用いたRNA局在メカニズムや、翻訳制御の解析を行った。さらに、遺伝子発現の空間的制御をリアルタイムで解析する可視化研究手法を開発した。
その成果の一つに、mRNAがシナプスに局在するための「アドレス」エレメントを同定した。アメフラシの感覚-運動神経をつなぐシナプスに局在する神経伝達物質ペプチド遺伝子sensorinをモデル分子とし、翻訳コドンのすぐ上流に存在する66ntの局在エレメントの存在を見出した。このエレメントを本来局在しないmRNAに連結させると、連結した遺伝子もシナプスに局在するようになった。さらに、変異導入で解析することによって、エレメントの2次構造が何らかの分子に認識され、sensorinのシナプス局在を促進するであろうメカニズム的な示唆が得られた。2次構造の同定については、in silico predictionで得られた2次構造を候補にあげ、生化学的な手法で構造を裏付けするアプローチが有用であることがわかった。
もう一つの成果は、RNAライブイメージングの基盤ツールとなるエキシトン蛍光プローブを用いて、無洗浄RNA in situ検出法を開発した。従来のFluorescence In Situ Hybridizationよりも簡便にRNA検出ができた。これらの結果は1RNAの空間制御メカニズムの解明に手掛りを与え、さらなる発展に繋がる研究ツールとして期待できる。

Research Products

• [Journal Article] Identification of a cis-acting element that localizes mRNA to synapses (2012)
  • Author(s): Meer EJ, Wang DO, Kim S, Barr I, Guo F, Martin KC
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci USA Volume: 109(12) Issue: 12 Pages: 4639-4644
  • DOI: 10.1073/pnas.1116269109
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A rapid and effective FISH protocol with hybridization-sensitive fluorescent linear oligo probes (2012)
  • Author(s): Wang, D.O., Matsuno, H., Ikeda, S., Nakamura, A., Yanagisawa, H., Hayashi, Y., Okamoto, A.
  • Journal Title: RNA Volume: 18 Issue: 1 Pages: 166-175
  • DOI: 10.1261/rna.028431.111
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Design and Synthesis of Caged Fluorescent Nucleotides and Application to Live Cell RNA Imaging (2011)
  • Author(s): Ikeda S, Kubota T, Wang DO, Yanagisawa H, Umemoto T, Okamoto A
  • Journal Title: Chembiochem Volume: 12(18) Issue: 18 Pages: 2871-2880
  • DOI: 10.1002/cbic.201100523
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Spatially Restricting Gene Expression in Neurons during Long-term Plasticity (2012)
  • Author(s): DAN OHTAN WANG
  • Organizer: The 1561st Biological Symposium
  • Place of Presentation: 国立遺伝学研究所(静岡県)(招待講演)
  • Year and Date: 2012-02-20
• [Presentation] Spatially Restricting Gene Expression in Neurons during Long-term Plasticity (2012)
  • Author(s): Dan Ohtan Wang
  • Organizer: 平成22～26年度文部科学省科学研究費補助金新学術領域研究(研究領域提案型)ミクロからマクロへ階層を超える秩序形成のロジック第3回テクニカルセミナー
  • Place of Presentation: 東京大学理学部2号館講堂(東京都)(招待講演)
  • Year and Date: 2012-01-25
• [Presentation] 神経細胞における時・空間的遺伝子発現制御 (2012)
  • Author(s): 王丹
  • Organizer: 定量生物の会第四回年会
  • Place of Presentation: 名古屋大学野依記念学術交流館(愛知県)(ポスター)
  • Year and Date: 2012-01-08
• [Presentation] mRNA Localization and Synapse-, Stimulus-specific Local Translation during Neuronal Plasticity (2011)
  • Author(s): 王丹
  • Organizer: 日本発生生物学会秋季シンポジウム2011
  • Place of Presentation: 自然科学研究機構岡崎カンファレンスセンター(愛知県)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-12-20
• [Presentation] mRNA Localization and Synapse-, Stimulus-Specific Translation (2011)
  • Author(s): Dan Ohtan Wang, Elliott Meer, Kelsey Martin, Shuji Ikeda, Akimitsu Okamoto
  • Organizer: 第84回日本生化学会大会
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館(京都府)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-09-21
• [Presentation] 無洗浄FISH法の開発と脳内遺伝子発現解析への応用 (2011)
  • Author(s): 王丹, 松野ひとみ, 池田修司, 林安則, 岡本晃充
  • Organizer: 第34回日本神経科学大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜(神奈川県)(ポスター)
  • Year and Date: 2011-09-15