piRNA生合成経路による翻訳制御機構

• Project Area: Analyses and regulation of germline epigenome
• Project/Area Number: 16H01214
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 石津 大嗣 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (40574588)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥9,620,000 (Direct Cost: ¥7,400,000、Indirect Cost: ¥2,220,000); Fiscal Year 2017: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2016: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
• Keywords: piRNA / RNAサイレンシング / 翻訳 / エピゲノム制御 / 生殖細胞 / 翻訳制御 / 3'UTR / Piwi

Outline of Annual Research Achievements

piRNAは、相補的な配列を持つ遺伝子の発現を抑制する生殖細胞特異的な小分子RNAである。ショウジョウバエをモデルとした解析から、piRNAのほとんどはレトロトランスポゾンの発現抑制を担っているが、約20%のpiRNAはタンパク質コード遺伝子の3'非翻訳領域に由来する標的未知のpiRNAであることがわかっている。これまでに、traffic jam (tj) 遺伝子の3'非翻訳領域にpiRNA生合成に必須の100塩基長のシス配列があることを明らかにした。本研究では、piRNA生合成経路による翻訳効率への影響の有無を検証した。ショウジョウバエ卵巣体細胞由来培養細胞株OSCにおいて、3'非翻訳領域にpiRNAをコードするtjをモデルとして解析を行ったところ、piRNA生合成経路はmRNA半減期に影響しないことがわかった。しかし、mRNAの分解を引き起こすpiRNA生合成経路が翻訳効率の安定化に寄与していることが示唆された。3'非翻訳領域にpiRNAをコードするmRNAは、ArmiやYbなどのpiRNA生合成因子と結合することで、piRNA生合成経路に誘導される。piRNA生合成因子は3'非翻訳領域の分解を引き起こす一方で、同じ3'非翻訳領域に結合して翻訳抑制に作用するそのほかのRNA結合タンパク質の結合に干渉することで、翻訳効率の安定化に寄与するという仮説を立てた。以上により、piRNA生合成経路が翻訳効率に関与するエピゲノム制御機構として機能していることが示唆された。同一の3'日翻訳領域に存在する複数の制御エレメント間の相互作用に関して、これまでに詳細な解析は行われていない。OSCにおけるpiRNA生合成経路をモデルとして、新たな研究分野の開拓につながる可能性がある。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Use of the CRISPR-Cas9 system for genome editing in cultured Drosophila ovarian somatic cells. (2017)
  • Author(s): Ishizu H, Sumiyoshi T, Siomi MC
  • Journal Title: Methods Volume: 126 Pages: 186-192
  • DOI: 10.1016/j.ymeth.2017.05.021
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Production of Small Noncoding RNAs from the flamenco Locus Is Regulated by the gypsy Retrotransposon of Drosophila melanogaster. (2016)
  • Author(s): Guida V, Cernilogar FM, Filograna A, De Gregorio R, Ishizu H, Siomi MC, Schotta G, Bellenchi GC, Andrenacci D.
  • Journal Title: Genetics Volume: 204 Issue: 2 Pages: 631-644
  • DOI: 10.1534/genetics.116.187922
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Piwi Modulates Chromatin Accessibility by Regulating Multiple Factors Including Histone H1 to Repress Transposons. (2016)
  • Author(s): Iwasaki YW, Murano K, Ishizu H, Shibuya A, Iyoda Y, Siomi MC, Siomi H, Saito K.
  • Journal Title: Molecular Cell Volume: 63 Issue: 3 Pages: 408-419
  • DOI: 10.1016/j.molcel.2016.06.008
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] Role of the RNA helicase, Armitage, in the primary piRNA biogenesis pathway (2017)
  • Author(s): Ishizu, H., Kinoshita, T., Siomi, MC
  • Organizer: The 43rd Naito Conference on “NoncodingRNA: Biology, Chemistry, & Diseases”
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] piRNA生合成経路によるmRNA分解制御 (2017)
  • Author(s): 石津大嗣、塩見美喜子
  • Organizer: 第19回日本RNA学会年会
• [Presentation] Role of the RNA helicase, Armitage, in the primary piRNA biogenesis pathway (2016)
  • Author(s): Ishizu, H., Kinoshita, T., Siomi, MC.
  • Organizer: The 2016 joint annual meeting of the RNA Society and the RNA Society of Japan
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館（京都府京都市左京区）
  • Year and Date: 2016-06-28
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] 東京大学理学部生物化学科塩見研究室ホームページ
  • URL: http://www-siomilab.biochem.s.u-tokyo.ac.jp/index.html
• [Remarks] 東京大学理学部生物化学科塩見研究室のHP
  • URL: http://www-siomilab.biochem.s.u-tokyo.ac.jp/index.html