Roles of orphan CLIPed-ncRNA operating elements in the nervous system

• Project Area: Neo-taxonomy of noncoding RNAs
• Project/Area Number: 17H05598
• 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: Niigata University
• Principal Investigator: 矢野 真人 新潟大学, 医歯学系, 准教授 (20445414)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥8,060,000 (Direct Cost: ¥6,200,000、Indirect Cost: ¥1,860,000); Fiscal Year 2018: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2017: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
• Keywords: RNA結合蛋白質 / HITS-CLIP / 神経幹細胞 / 選択的スプライシング / 非コードRNA

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題にて、マウス胎生期脳内において神経幹細胞に限局した発現パターンを有するRNA結合蛋白質Qki5に着目した解析を行った。神経幹細胞におけるHITS-CLIP解析により、Qki5の結合するRNA部位をトランスクリプトームワイドに同定することで、Qki5のRNA作動部位は、遺伝子中のイントロン配列と遺伝子間に存在する非コードRNA領域に二分されていることが分かった。Qk遺伝子をノックダウンした神経幹細胞におけるRNAシークエンス解析との統合解析させた結果、Qki5が結合するイントロン領域では、選択的スプライシングエクソンに対し、3モードのRNAプロセシングの機能ルールを示すことを見出した。さらに神経幹細胞におけるQki5の生理機能に関しては、HITS-CLIP解析により同定したQki5の標的892遺伝子に対し、KEGG解析を実施することで、細胞間接着や細胞極性に関わるベータカテニン分子経路の異常を見出した。Qk遺伝子の神経幹細胞におけるコンディショナル欠損マウスを用いた生化学的解析により、このベータカンテンシグナルに関わる３つの重要なスプライシング異常を見出すとともに、組織学的解析により、神経幹細胞の極性や細胞間接着異常の予測の実証に成功することができた。一方で、Qki5のRNA結合部位には、選択的スプライシング機能ルールで説明不能な機能未知のオーファンHITS-CLIPクラスターが、イントロン領域、インタージェニック領域にも存在する。これらを追跡することで、3つの非コードRNAクラスである、イントロン性miRNA、環状RNA、長鎖型非コードRNAであるDOGの生合成と制御機構とその作動エレメントの同定を目指した解析を実施している。今後は、このQki5結合部位を指標としたアンチセンス核酸を用いた非コードRNAの制御についても追求していく予定である。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] An RNA Switch of a Large Exon of Ninein Is Regulated by the Neural Stem Cell Specific-RNA Binding Protein, Qki5 (2019)
  • Author(s): Hayakawa-Yano Yoshika、Yano Masato
  • Journal Title: International Journal of Molecular Sciences Volume: 20 Issue: 5 Pages: 1010-1010
  • DOI: 10.3390/ijms20051010
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Elavl3 regulates neuronal polarity through the alternative splicing of an embryo-specific exon in AnkyrinG. (2018)
  • Author(s): Ogawa Y, Yamaguchi J, Yano M, Uchiyama Y, Okano HJ
  • Journal Title: Neurosci Res. Volume: - Pages: 13-20
  • DOI: 10.1016/j.neures.2018.03.008
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] An RNA-binding protein, Qki5, regulates embryonic neural stem cells through pre-mRNA processing in cell adhesion signaling (2017)
  • Author(s): Hayakawa-Yano Yoshika、Suyama Satoshi、Nogami Masahiro、Yugami Masato、Koya Ikuko、Furukawa Takako、Zhou Li、Abe Manabu、Sakimura Kenji、Takebayashi Hirohide、Nakanishi Atsushi、Okano Hideyuki、Yano Masato
  • Journal Title: Genes & Development Volume: 31 Issue: 18 Pages: 1910-1925
  • DOI: 10.1101/gad.300822.117
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 蛋白質-RNA相互作用マッピングは、新しいRNA制御モデルとRNA制御オリゴの同定を可能にする (2019)
  • Author(s): 矢野真人
  • Organizer: 第18回日本再生医療学会シンポジウム「RNA技術と幹細胞研究の最前線」
  • Invited
• [Presentation] Qki5 HITS-CLIP provides new mechanisms of RNA regulatory loop in gene regulation and the possibility of RNA-switching oligonucleotide treatment in brain (2019)
  • Author(s): Yoshika Yano, Akihide Koyama, Hirohide Takebayashi, Kenji Sakimura, Hideyuki Okano, Masato Yano
  • Organizer: 第42回日本神経科学大会 ポスター発表
• [Presentation] Qki5 HITS-CLIP provides new mechanisms of RNA regulatory loop (2019)
  • Author(s): Masato Yano and Yoshika Yano
  • Organizer: The 20th Takeda Science Foundation Symposium on Bioscience "RNA Neobiology" ポスター発表
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 中枢神経系の細胞アイデンティティーを創出する RNA 結合蛋白質の解析 (2018)
  • Author(s): 矢野真人
  • Organizer: 武田薬品工業SILエキスパートシンポジウム”RNA-Binding Proteins in Neuroscience
  • Invited
• [Presentation] Cell-type specific RNA-binding proteins in the developing central nervous system (2018)
  • Author(s): Yano M, Okano H, Sakimura K, Takebayashi H, Suyama S and Hayakawa-Yano Y
  • Organizer: 第41回日本神経科学大会シンポジウム "RNA制御から理解する神経発生と疾患"
  • Invited
• [Presentation] The Future of Neuroscience discussion (2018)
  • Author(s): Masato Yano
  • Organizer: バイオジェン創立40周年記念式典 パネルディスカッション
  • Invited
• [Presentation] An RNA-binding protein, Qki5, regulates embryonic neural stem cells through pre-mRNA processing in cell adhesion signaling (2018)
  • Author(s): Yoshika Yano, Satoshi Suyama, Masahiro Nogami, Masato Yugami, Ikuko Koya, Takako Furukawa, Li Zhou, Manabu Abe, Kenji Sakimura, Hirohide Takebayashi, Atsushi Nakanishi, Hideyuki Okano, Masato Yano
  • Organizer: 第８回新潟大学脳研究所共同研究拠点国際シンポジウム ポスター発表
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] An RNA-binding protein, Qki5, regulates embryonic neural stem cells through pre-mRNA processing in cell adhesion signaling (2018)
  • Author(s): Yoshika Yano, Satoshi Suyama, Masahiro Nogami, Masato Yugami, Ikuko Koya, Takako Furukawa, Li Zhou, Manabu Abe, Kenji Sakimura, Hirohide Takebayashi, Atsushi Nakanishi, Hideyuki Okano, Masato Yano
  • Organizer: 第41回日本神経科学大会 ポスター
• [Presentation] An RNA-binding protein, Qki5, regulates embryonic neural stem cells through pre-mRNA processing in cell adhesion signaling (2018)
  • Author(s): Hayakawa-Yano Yoshika、Suyama Satoshi、Nogami Masahiro、Yugami Masato、Koya Ikuko、Furukawa Takako、Zhou Li、Abe Manabu、Sakimura Kenji、Takebayashi Hirohide、Nakanishi Atsushi、Okano Hideyuki、Yano Masato
  • Organizer: CSHL meeting "40Years of mRNA splicing from discovery to therapeutics
  • Int'l Joint Research
• [Remarks] サイエンティスト脳の臨界期
  • URL: https://ncrna.jp/blog/item/436-critical-period
• [Remarks] 新規の神経幹細胞制御因子としてQuaking5の機能を解明しました
  • URL: https://www.niigata-u.ac.jp/news/2017/36258/
• [Remarks] 《新規の神経幹細胞制御因子としてQuaking5の機能を解明》
  • URL: https://www.keio.ac.jp/ja/press-releases/2017/10/13/28-24759/
• [Remarks] unbiasedなストラテジー
  • URL: https://ncrna.jp/blog/item/346-unbiased