成熟卵母細胞形成に必須の翻訳制御機構解析

• Project Area: The germline: its developmental cycle and epigenome network
• Project/Area Number: 23013001
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 小谷 友也 北海道大学, 大学院・理学研究院, 准教授 (70419852)
• Project Period (FY): 2011 – 2012
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥6,200,000 (Direct Cost: ¥6,200,000); Fiscal Year 2012: ¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000); Fiscal Year 2011: ¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
• Keywords: 卵母細胞 / 卵成熟 / 翻訳 / RNA顆粒 / サイクリンB1

Research Abstract

すべての動物の卵母細胞は、第一減数分裂前期で分裂を停止しmRNAと蛋白質を蓄積する。十分に成長した卵母細胞(未成熟卵)はホルモン刺激を受けて卵成熟を起こし、減数分裂の再開と第二分裂中期での再停止を経て受精可能な成熟卵となる。卵成熟の開始にともない遺伝子の転写は抑制されるため、成熟卵となるすべての現象は卵母細胞に蓄積された田RNAと蛋白質の修飾で制御される。サイクリンB1蛋白質は、卵成熟を推進する卵成熟促進因子(MPF)の調節サブユニットで、その翻訳は正常な卵成熟の進行に必須である。本研究において、我々は脊椎動物に普遍的なサイクリンB1翻訳制御機構の解明を目指し、ゼブラフィッシュとマウスを用いて解析を行った。その結果、次の成果を得てきた。1)ゼブラフィッシュとマウスの未成熟卵において、翻訳が抑制されたサイクリンB1 mRNAはRNA顆粒を形成する。2)これらRNA顆粒は、卵成熟過程における翻訳の活性化に伴って消失する。3)RNA結合蛋白質PumilioはサイクリンB1 mRNAに結合し、顆粒の形成に関わる。4)サイクリンB1 mRNAの顆粒形成はアクテン繊維に依存する。5)顆粒を形成しないmRNAはその翻訳時期が早まる。本年度は新たに、RNA顆粒の安定化が翻訳に及ぼす影響を解析し、次の成果を得た。1)PumilioのN末端領域の過剰発現によって顆粒が安定化し、翻訳の活性化が阻害される。2)アクチン繊維の安定化によってRNA顆粒が安定化し、同じく翻訳の活性化が阻害される。これらの結果から、RNA顆粒の形成とその消失がサイクリンB1の翻訳時期の制御に重要であることが示された。これらの成果は、成熟卵形成に必須のサイクリンB1翻訳の新規分子機構を明らかにしたのみでなく、RNA顆粒の形成が翻訳の活性化時期の制御に関わることを初めて示したものである。

Research Products

• [Journal Article] A cis-acting element in the coding region of cyclin B1 mRNA couples subcellular localization to translational timing (2012)
  • Author(s): Yasuda, K., Kotani, T., Yamashita, M.
  • Journal Title: Developmental Biology Volume: (掲載確定)(印刷中)
  • NAID: 120005348193
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Biochemical characterization of Pumilio1 and Pumilio2 in Xenopus oocytes (2011)
  • Author(s): Ota, R., Kotani, T., Yamashita, M.
  • Journal Title: Journal of Biological Chemistry Volume: 286 Issue: 4 Pages: 2853-2863
  • DOI: 10.1074/jbc.m110.155523
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Possible involvement of Nemo-like kinase 1 in Xenopus oocyte maturation as a kinase responsible for Pumilio1, Pumilio2, and CPEB phosphorylation (2011)
  • Author(s): Ota, R., Kotani, T., Masakane, Y.
  • Journal Title: Biochemistry Volume: 50 Issue: 25 Pages: 5648-5659
  • DOI: 10.1021/bi2002696
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 卵成熟過程でのゼブラフィッシュcyclin B1 mRNA翻訳制御に関する新規シス配列の同定 (2012)
  • Author(s): 安田恭太、小谷友也、山下正兼
  • Organizer: 日本動物学会 第83回大会
  • Place of Presentation: 大阪大学(豊中市)
  • Year and Date: 2012-09-13
• [Presentation] Translational control of eyclin B1 mRNA by RNA granule formation in vertebrate oocytes (2012)
  • Author(s): Kotani, T., Yasuda, K., Ota, R., Yamashita, M.
  • Organizer: Joint meet ing of JSDB 45th and JSCB 64th
  • Place of Presentation: 神戸コンベンションセンター(神戸市)(発表確定)
  • Year and Date: 2012-05-29
• [Presentation] Transgenic zebrafish reveals a novel cis-acting element responsible for the spatio-temporally regulated translational activation of cyclin B1 mRNA in oocytes (2012)
  • Author(s): Yasuda, K., Kotani, T., Yamashita, M.
  • Organizer: Joint meeting of JSDB 45th and JSCB 64th
  • Place of Presentation: 神戸コンベンションセンター(神戸市)(発表確定)
  • Year and Date: 2012-05-28