non-AUG translation: Understanding the mechanism of human disease etiology through "wobble" in start codon selection

• Project/Area Number: 23KK0128
• Research Category: Fund for the Promotion of Joint International Research (International Collaborative Research)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 43:Biology at molecular to cellular levels, and related fields
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 浅野 桂 広島大学, 統合生命科学研究科(先), 特任教授 (80838962)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 塩田 倫史 熊本大学, 発生医学研究所, 教授 (00374950) ; 松尾 和哉 熊本大学, 発生医学研究所, 特別研究員(PD) (10912371) ; 冨樫 祐一 立命館大学, 生命科学部, 教授 (50456919) ; 末廣 智也 広島大学, 医系科学研究科(歯), 特任助教 (60981735) ; 藤井 万紀子 広島大学, 医系科学研究科(歯), 教授 (70406031)
• Project Period (FY): 2023-09-08 – 2029-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥21,060,000 (Direct Cost: ¥16,200,000、Indirect Cost: ¥4,860,000); Fiscal Year 2028: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000); Fiscal Year 2027: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000); Fiscal Year 2026: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000); Fiscal Year 2025: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000); Fiscal Year 2024: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000); Fiscal Year 2023: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
• Keywords: タンパク質合成制御 / 開始コドン / non-AUG開始コドン / 翻訳開始因子 / RNA化学修飾 / ゲノム翻訳プロファイリング / がんゲノム翻訳制御 / RAN翻訳 / 翻訳制御 / FMR1 / 神経疾患 / がん遺伝学

Outline of Research at the Start

本研究ではnon-AUGコドンによって複数のタンパク質をコードする遺伝子の新たな例として、癌原性のある増殖因子CTGF（課題１）と神経疾患を引き起こすFMR1（課題２）に注目して研究する。non-AUG開始頻度を制御する新たな因子として開始tRNAの37番塩基アデノシンのスレオニルカルバモイル(t6A)による化学修飾に注目しその制御の分子的基盤を分子動態解析手法を用いて解明する（課題３）。

Outline of Annual Research Achievements

課題１：1.CTGF上流域にコードされたout-of-frame product (CTGF-O)の機能　CTGF-Oに対するGST融合タンパク質を作成し、ACG開始コドンから始まるCTGFアイソフォームCTGF-Lとの相互作用をBLIにより解析した結果、両者がサブuMレベルの解離定数を示すことを証明した。CTGF「オペロン」にコードされるタンパク質同士が相互作用しなんらかの機能を共同して行うという興味深い仮説が支持された。
2. 活性化悪性中皮腫の翻訳プロファイリング　悪性中皮腫細胞を増殖因子PDGFによって活性化し、ribosome profilingを行った。細胞抽出液のポリソームをRNaseI処理し、次世代解析ライブラリーを作成してNextSeqにより配列を決定した。
課題２：若手分担者松尾、分担者塩田、研究代表者浅野、海外受け入れ先のPeter Todd教授の４者でズーム会議を行い、詳細な研究計画と松尾の具体的派遣計画を話し合った。令和６年度中に派遣を開始する方向で調整中である。
課題３：ct6Aを持つtRNA開始コドンループを含んだ開始複合体Pサイトモデル構造を仮想空間上に再現し、ABF法によるシミュレーションを開始した。

Current Status of Research Progress

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

Reason

上記したように、各分担者による海外連携研究は概ね順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

順調に推移しており、令和６年度の若手研究分担者（松尾、末廣）の米国派遣に向けて分担者、海外研究者と連携を深め、研究を進めていきたい。

Research Products

• [Int'l Joint Research] ミシガン大学/カンザス州立大学/コーネル大学(米国)
• [Int'l Joint Research] University College Cork(アイルランド)
• [Presentation] eIF3 mediates translational heat shock response through the RNA binding g subunit. (2023)
  • Author(s): A. Oguro, B. Rider, J. Wan, K. Ochsner, H. Casey, G. Sakai, Y. Mao, S. Gillaspie, E. Aube, L. Tang, H. Yamada, N. Bardiya, J. Morris, M. Thornton, A. Takasu, W. Pepper, A. Cecil, M. Asano, E. Obayashi, C. Singh, H. Kato, S.-B. Qian, K. Asano.
  • Organizer: 11th International Fission Yeast Meeting
  • Int'l Joint Research