神経変性疾患関連RNA結合タンパクFUSによる転写抑制機構解明

• Project Area: Integral understanding of the mechanism of transcription cycle through quantitative, high-resolution approaches
• Project/Area Number: 25118508
• 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: Nagoya University
• Principal Investigator: 大野 欽司 名古屋大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (80397455)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000); Fiscal Year 2014: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000); Fiscal Year 2013: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
• Keywords: FUS / RNA polymerase II / polyadenylation / CLIP-seq / PolyA-seq

Outline of Annual Research Achievements

H27年度は、FUSによる転写抑制がその後のRNA代謝に、どのような影響を与えるか明らかにするため、RNA結合部位を網羅的に同定するCLIP-seq、RNAP II集積を解析するRNAPII ChIP-seq、転写開始点変化を明らかにするCAGE-seq、スプライシング変化を明らかにするdirectional mRNA-seq、転写終結点変化を明らかにするpolyA-seq、転写中のRNAを明らかにするnascent-seqの6種のhigh throughput sequencingのdataを用いて、それらの統合解析を行った。
Fus knockdown細胞を用いたCAGE-seq, RNA-seq, polyA-seq, CLIP-seq,の統合解析により、FUS-RNA結合部位周囲+-1000ntの範囲内に、選択的転写開始点が平均1個、選択的スプライス部位が平均1.5個存在していたのに対し、選択的転写終結点は、平均5個と顕著に存在していた。Fus knockdownにより、発現上昇する転写終結点が1033個、逆に発現低下する終結点が1977個みられ、FUSは転写終結を促進も抑制もできることが明らかとなった。さらにCLIP-seqとNascent-seq、RNAPII ChIP-seqの統合解析を行ったところ、Fus knockdownにより発現上昇した転写終結点では、その上流にFUS-RNA結合、RNAPIIうっ滞、新生RNAの減少が認められ、逆に発現低下する終結点では、下流にFUS-RNA結合、RNAPIIうっ滞、新生RNAの減少が認められた。RNAPIIうっ滞、新生RNAの減少は、転写抑制を意味する。転写抑制は転写終結に至る重要な過程の一つであり、以上の結果は、FUSが局所的な転写抑制により転写終結を部位特異的に制御している、ことを示唆した。
研究成果をまとめ、GENES & DEVELOPMENT誌に学術論文を、その概説をATLAS of Science誌に、さらにFUSによるRNA代謝についてのレビューをWiley Interdiscip Rev RNA誌に発表した。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] IntSplice: Prediction of the splicing consequences of intronic single nucleotide variations in the human genome (2016)
  • Author(s): Shibata A, Okuno T, Rahman MA, Azuma Y, Takeda J, Masuda A, Ohno K.
  • Journal Title: J Hum Genet Volume: in press
  • NAID: 120005851030
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] FUS-mediated regulation of alternative RNA processing in neurons: insights from global transcriptome analysis (2016)
  • Author(s): Masuda A, Takeda J, Ohno K.
  • Journal Title: Wiley Interdiscip Rev RNA Volume: in press
  • NAID: 120005893268
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] FUS regulates AMPA receptor function and FTLD/ALS-associated behaviour via GluA1 mRNA stabilization. (2015)
  • Author(s): Udagawa, T., Fujioka, Y., Tanaka, M., Honda, D., Yokoi, S., Riku, Y., Ibi, D., Nagai, T., Yamada, K., Watanabe, H., Katsuno, M., Inada, T., Ohno, K., Sokabe, M., Okado, H., Ishigaki S*., and Sobue, G.
  • Journal Title: Nat Commun Volume: 6 Issue: 1 Pages: 7098-7098
  • DOI: 10.1038/ncomms8098
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Position-specific binding of FUS to nascent RNA regulates mRNA length. (2015)
  • Author(s): Masuda A, Takeda J, Okuno T, Okamoto T, Ohkawara B, Ito M, Ishigaki S, Sobue G, Ohno K.
  • Journal Title: Genes Dev. Volume: 29(10) Issue: 10 Pages: 1045-57
  • DOI: 10.1101/gad.255737.114
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] SRSF1 and hnRNP H antagonistically regulate splicing of COLQ exon 16 in a congenital myasthenic syndrome. (2015)
  • Author(s): Rahman MA, Azuma Y, Nasrin F, Takeda J, Nazim M, Bin Ahsan K, Akio Masuda, Engel AG, Ohno K.
  • Journal Title: Sci Rep. Volume: 5 Issue: 1 Pages: 13208-13208
  • DOI: 10.1038/srep13208
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Splicing aberrations in congenital myasthenic syndromes (2015)
  • Author(s): Rahman MA, Ohno K.
  • Journal Title: J Investig Genomics Volume: 2 Issue: 5 Pages: 38-38
  • DOI: 10.15406/jig.2015.02.00038
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Decoding abnormal splicing code in human diseases (2015)
  • Author(s): Rahman MA, Nasrin F, Masuda A, Ohno K.
  • Journal Title: J Invest Genomics Volume: 2(1) Issue: 1 Pages: 00016-00016
  • DOI: 10.15406/jig.2015.02.00016
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] LRP4 third β-propeller domain mutations cause novel congenital myasthenia by compromising agrin-mediated MuSK signaling in a position-specific manner (2014)
  • Author(s): Ohkawara B, Cabrera-Serrano M, Nakata T, Milone M, Asai N, Ito K, Ito M, Masuda A, Ito Y, Engel AG, Ohno K
  • Journal Title: Hum Mol Genet. Volume: Apr 1;23(7) Issue: 7 Pages: 1856-68
  • DOI: 10.1093/hmg/ddt578
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] HnRNP C, YB-1 and hnRNP L coordinately enhance skipping of human MUSK exon 10 to generate a Wnt-insensitive MuSK isoform (2014)
  • Author(s): Nasrin F, Rahman MA, Masuda A, Ohe K, Takeda J, Ohno K.
  • Journal Title: Sci Rep Volume: 4 Issue: 1 Pages: 6841-6841
  • DOI: 10.1038/srep06841
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] スプライシングシス因子の破綻によるスプライシング異常の分子機構とその予測ツール (2015)
  • Author(s): 大野欽司
  • Organizer: 第38回分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド(兵庫県神戸市)
  • Year and Date: 2015-12-01
  • Invited
• [Presentation] 教育講演「神経疾患とRNA代謝：治療への展望」 (2015)
  • Author(s): 大野欽司
  • Organizer: 第33回日本神経治療学会総会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場(愛知県名古屋市）
  • Year and Date: 2015-11-26
  • Invited
• [Presentation] 神経疾患関連RNA結合蛋白FUSによる転写開始・終結制御 (2015)
  • Author(s): 増田章男、武田淳一、大野欽司
  • Organizer: 第17回日本RNA学会年会
  • Place of Presentation: ホテルライフォート札幌（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2015-07-15
• [Presentation] IntSplice: A tool to predict aberrant splicing of an SNV at intronic positions -50 to -3 (2014)
  • Author(s): Ohno K, Shibata A, Okuno T, Rahman MA, Azuma Y, Masuda A
  • Organizer: 64th Annual Meeting of the American Society of Human Genetics
  • Place of Presentation: San Diego, California, USA
  • Year and Date: 2014-10-18 – 2014-10-22
• [Presentation] Global identification of binding sites for the splicing regulatory factors SRSF5 and hnRNPA1 (2014)
  • Author(s): Bruun GH, Doktor TK, Broener S, Masuda A, Palhais B, Krainer AR, Ohno K, Andresen BS
  • Organizer: 64th Annual Meeting of the American Society of Human Genetics
  • Place of Presentation: San Diego, California, USA
  • Year and Date: 2014-10-18 – 2014-10-22
• [Book] "Neurodegeneration-associated RNA-binding protein, FUS, regulates mRNA length" in Atlas of Science Ed. by Lynn C Yeoman. http://atlasofscience.org/neurodegeneration-associated-rna-binding-protein-fus-regulates-mrna-length/ (2016)
  • Author(s): Masuda A, Ohno K.
  • Publisher: AoS Nordic AB, Stockholm