高分子非コードRNA作用マシナリー構成要素の探索と解析

2011 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Functional machinery for non-coding RNAs
• Project/Area Number: 21115003
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 鈴木 健夫 東京大学, 大学院・工学系研究科, 講師 (90533125)
• Keywords: 非コードRNA / RNA修飾 / 末端構造 / LC/MS

Research Abstract

非コードRNAには、mRNAと同じ機構で転写や成熟プロセスを受けながら核外に移行せず核内に係留されるタイプの分子が見出される。核係留型RNAの化学修飾変化とプロセシング制御にどのような関連があるかに注目し、RNA末端領域の修飾構造の解析を行っっている。MALAT1の3'末端近傍に存在するtRNA様の構造(mascRNA)が、RNaseP活性による5'末端切断およびRNaseZ活性による3'末端切断を経てtRNA様構造の切り出しが行われると共にpolyA配列の付加が起こる現象が知られている。これまでにマウス由来mascRNAの解析から部位特異的な1-メチルアデノシン(m1A)修飾と思われる修飾の検出を行ったが、更にmascRNA修飾因子の同定を試みるため、ヒトのm1Aメチル化酵素の候補であるTRMT61A、TRMT6をsiRNAでノックダウンし、m1A修飾やmascRNAの量的変動を評価することでmascRNA修飾因子の同定とプロセシングへの影響の評価を試みた。m1Aが逆転写を強く阻害する性質から、標的特異的な逆転写プライマーを用いた定量的RT-PCRを用いたが、mascRNA量の変動も起こっていることを考慮し、標識逆転写プライマーを用いた伸長の阻害の検出やmascRNA前駆体をノーザンハイブリダイゼーションで検出するなど複数の評価系からの総合的な解釈が必要であり引き続き解析を行う。
また、2型糖尿病のリスクアレルの1つであるCdkallの機能について、tRNA-LysのA37位に特異的な2-メチルチオ化修飾遺伝子であることを示し、RNAの修飾欠損がもたらす機能的意義を明らかした研究を含め、RNA修飾による構造変化がもたらす表現型への影響を明らかにする研究への寄与があった。

Current Status of Research Progress

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

Reason

RNA分子種の解析により新たな部位に見出された修飾の因子の特定が進行している。また、RNA末端に限らず長鎖RNA分子の保存された高次構造中に修飾が導入されうる可能性を示唆する結果と言え、RNA分子中の修飾の網羅的探索や代謝・機能発現制御に関わる研究に広がる可能性を誘起しうると考えている。

Strategy for Future Research Activity

長鎖RNAに由来するRNAに見出された修飾構造を形成する因子の同定と機能的意義の解析とを行うと共に、長鎖RNAに見出されるRNAプロセシングに伴う構造変化の特定を引き続き行う。長鎖RNAの、末端に限らず導入される修飾が導入されうるというこれまでにあまり見られなかった概念に基づき修飾構造と部位の探索を進めたい。
RNAの単離・分析を行うために必要なグレードのRNAを得るために、適切なスケールでのRNAサンプルの調製・前処理法を常に検討する必要がある。同じRNAで言えるものであっても由来する生物種や組織が異なると共存する夾雑物もかなり異なっており、サンプル毎に適した処理を行うことが重要である。

Research Products

• [Journal Article] Molecular basis of dihydrouridine formation on tRNA (2011)
  • Author(s): Futao Yu, Yoshikazu Tanaka, Keitaro Yamashita, Takeo Suzuki, Akiyoshi Nakamura, Nagisa Hirano, Tsutomu Suzuki, Min Yao, Isao Tanaka
  • Journal Title: Proc Natl Acad Sci U S A. Volume: 108 Pages: 19593-8
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Taurine-containing uridine modifications in tRNA anticodons are required to decipher non-universal genetic codes in ascidian mitochondria (2011)
  • Author(s): Takeo Suzuki, Kenjyo Miyauchi, Tsutomu Suzuki, Shin-ichi Yokobori, Naoki Shigi, Akiko Kondow, Nono Takeuchi, Akihiko Yamagishi, Kimitsuna Watanabe
  • Journal Title: J.Biol.Chem. Volume: 286 Pages: 35494-8
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Loss of ribosomal RNA modification causes developmental defects in zebrafish (2011)
  • Author(s): Sayomi Higa-Nakamine, Takeo Suzuki, Tamayo Uechi, Anirban Chakraborty, Yukari Nakajima, Mikako Nakamura, Naoko Hirano, Tsutomu Suzuki, Naoya Kenmochi
  • Journal Title: Nucleic Acids Research. Volume: 40 Pages: 391-8
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Human Mitochondrial tRNAs : Biogenesis, Function, Structural Aspects, and Diseases (2011)
  • Author(s): Tsutomu Suzuki, Asuteka Nagao, Takeo Suzuki
  • Journal Title: Annu.Rev.Genet. Volume: 45 Pages: 299-329
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Deficit of Lys-tRNA Modification by Cdkal1 Causes the Development of Type 2 Diabetes in Mice (2011)
  • Author(s): FY Wei, T Suzuki, S Watanabe, S Kimura, T Kaitsuka, A Fujimura, H Matsui, M Atta, H Michiue, M Fontecave, K Yamagata, T Suzuki, K Tomizawa
  • Journal Title: J.Clin.Invest. Volume: 121 Pages: 3598-608
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Actin-binding protein ABP140 is a methyltransferase for 3-methylcytidine at position 32 of tRNAs in Saccharomyces cerevisiae (2011)
  • Author(s): Akiko Noma, Sanghyun Yi, Takayuki Katoh, Yoshimi Takai, Takeo Suzuki, Tsutomu Suzuki
  • Journal Title: RNA Volume: 17 Pages: 1111-9
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Human mitochondrial diseases caused by lack of taurine-modification in mitochondrial tRNAs (2011)
  • Author(s): Tsutomu Suzuki, Asuteka Nagao, Takeo Suzuki
  • Journal Title: WIREs RNA Volume: 121 Pages: 376-86
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Base methylations in the double-stranded RNA by a fused methyltransferase bearing unwinding activity in ribosome assembly (2011)
  • Author(s): Satoshi Kimura, Yoshiho Ikeuchi, Kei Kitahara, Yuriko Sakaguchi, Takeo Suzuki, Tsutomu Suzuki
  • Organizer: MBSJ2011
  • Place of Presentation: Yokohama, Japan
  • Year and Date: 20111213-20111216
• [Presentation] Native chemical structures of Escherichia coli tRNAs determined by mass spectrometric analysis (2011)
  • Author(s): Kenjyo Miyauchi, Satoshi Kimura, Yuriko Sakaguchi, Takeo Suzuki, Tsutomu Suzuki
  • Organizer: MBSJ2011
  • Place of Presentation: Yokohama, Japan
  • Year and Date: 20111213-20111216
• [Presentation] The third pathway of tRNA export requires the retrograde import of precursor tRNA from cytoplasm to nucleus for its maturation in Saccharomyces cerevisiae (2011)
  • Author(s): Takayuki Ohira, Keniyo Miyauchi, Yuriko Sakaguchi, Takeo Suzuki, Tsutomu Suzuki
  • Organizer: MBSJ2011
  • Place of Presentation: Yokohama, Japan
  • Year and Date: 20111213-20111216
• [Presentation] The acetylation of 18S rRNA is an essential modification to synthesize the small subunit of ribosome in Saccharomyces cerevisiae (2011)
  • Author(s): Satoshi Ito, Yu Akamatsu, Akiko Noma, Satoshi Kimura, Yoshiho Ikeuchi, Keniyo Miyauchi, Yoshikazu Tanaka, Isao Tanaka, Takeo Suzuki, Tsutomu Suzuki
  • Organizer: MBSJ2011
  • Place of Presentation: Yokohama, Japan
  • Year and Date: 20111213-20111216
• [Presentation] Biochemical characterization of 40S intermediate in the assembly of 50S ribosomal subunit in Escherichia coli (2011)
  • Author(s): Taiga Arai, Satishi Kimura, Yuriko Sakaguchi, Takeo Suzuki, Tsutomu Suzuki
  • Organizer: MBSJ2011
  • Place of Presentation: Yokohama, Japan
  • Year and Date: 20111213-20111216
• [Presentation] Crystal structure of dihydrouridine synthase in complex with RNA reveals its tRNA recognition and reaction mechanisms (2011)
  • Author(s): Yoshikazu Tanaka, Futao Yu, Keitaro Yamashita, Akiyoshi Nakamura, Takeo Suzuki, Nagisa Hirano, Tsutomu Suzuki, Min Yao, Isao Tanaka
  • Organizer: RNA2011Kyoto
  • Place of Presentation: Kyoto, Japan
  • Year and Date: 20110614-20110619
• [Presentation] Characterization of Human Homologues of MnmE and GidA, Required for an xm5U-type Uridine Modification at the Wobble Position of Mitochondrial tRNAs (2011)
  • Author(s): Takeo Suzuki, Hirosi Sakai, Tomoyuki Numata, Takuo Osawa, Tsutomu Suzuki
  • Organizer: RNA2011Kyoto
  • Place of Presentation: Kyoto, Japan
  • Year and Date: 20110614-20110619
• [Presentation] Base Methylations in the Double-stranded RNA by a Fused Methyltransferase Bearing Unwinding Activity (2011)
  • Author(s): Satoshi Kimura, Yoshiho Ikeuchi, Kei Kitahara, Yuriko Sakaguchi, Takeo Suzuki, Tsutomu Suzuki
  • Organizer: RNA2011Kyoto
  • Place of Presentation: Kyoto, Japan
  • Year and Date: 20110614-20110619
• [Presentation] Necessity of tRNA introns for yeast growth (2011)
  • Author(s): Shunsuke Mori, Toshiya Endo, Takeo Suzuki, Tsutomu Suzuki, Tohru Yoshihisa
  • Organizer: RNA2011Kyoto
  • Place of Presentation: Kyoto, Japan
  • Year and Date: 20110614-20110619
• [Presentation] In Vivo Reversal of a UV-induced Lesion on Mouse 28S rRNA (2011)
  • Author(s): Atsumi Miyata, Makoto Kitabatake, Takeo Suzuki, Tsutomu Suzuki, Tomoko Sakata, Yohei Kobayashi, Shin Yonehara, Mutsuhito Ohno
  • Organizer: RNA2011Kyoto
  • Place of Presentation: Kyoto, Japan
  • Year and Date: 20110614-20110619
• [Presentation] Unique characteristics of ascidian mitochondrial tRNAs : Existence of 5-t aurinomethyluridine-containing tRNAs involved in deciphering the non-universal genetic codes and an initiator tRNA corresponding to AUG codon (2011)
  • Author(s): Takeo Suzuki, Kenjyo Miyauchi, Shin-ichi Yokobori, Naoki Shigi, Akiko Kondow, Nono Takeuchi, Tsutomu Suzuki, Akihiko Yamagishi, Kimitsuna Watanabe
  • Organizer: RNA2011Kyoto
  • Place of Presentation: Kyoto, Japan
  • Year and Date: 20110614-20110619