Functional analyses of physiological function of ncRNA according to the neo-taxonomy

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Neo-taxonomy of noncoding RNAs
• Project/Area Number: 26113005
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 中川 真一 北海道大学, 薬学研究院, 教授 (50324679)
• Project Period (FY): 2014-07-10 – 2019-03-31
• Keywords: 液ー液相分離 / 1,6ヘキサンジオール / RNAseq / tSNE / Neat1 / 長鎖ノンコーディングRNA

Outline of Annual Research Achievements

昨年度までの研究において、UVクロスリンクの効率の差によって機能性長鎖ノンコーディングRNAと非機能性長鎖ノンコーディングRNAを分類することができることが明らかとなった。今年度は機能性長鎖ノンコーディングRNAの候補群をさらに分類するために、液ー液相分離によって形成された高次複合体を比較的特異的に壊すことが知られている1,6-ヘキサンジオール（HEX処理）への感受性を調べた。既知の機能性長鎖ノンコーディングRNAは、天然変性領域を持つタンパク質と複合体を形成し、その複合体が液ー液相分離を起こして核内構造体を形成すると考えられている。実際、HEXで細胞を処理すると、Neat1が骨格となって形成されているパラスペックルは速やかに消失する。この条件下でUVを照射し、フェノール・クロロホルム処理後の水層から回収されるNeat1の量をqRT-PCRによって定量したところ、HEX処理によって水層からのNeat1の回収量が回復することが明らかとなった。さらに水層から回収したRNAをRNAseqによって解析し、得られた結果をtSNEを用いて遺伝子ごとにグループ分けしたところ、タンパク質をコードするmRNAを多く含むグループと長鎖ノンコーディングRNAを多く含むグループの二つに大別できることが明らかとなった。既知の長鎖ノンコーディングRNAはmRNAを多く含むグループに分類されており、特に核内で構造体を形成する長鎖ノンコーディングRNAはコンパクトにまとまった領域に集中して分布していた。これらのことから、UV照射への感受性とヘキサンジオールの感受性を用いることで、これまで一括して捉えられていた長鎖ノンコーディングRNAを生化学的な性質に基づいて複数のグループに分類できることが明らかとなった。

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

• [Int'l Joint Research] DZHK(ドイツ)
  • Country Name: GERMANY
  • Counterpart Institution: DZHK
• [Int'l Joint Research] The Icahn School of Med. at Mt. Sinai(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: The Icahn School of Med. at Mt. Sinai
• [Int'l Joint Research] The University of Texas(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: The University of Texas
• [Int'l Joint Research] University of Western Australia(オーストラリア)
  • Country Name: AUSTRALIA
  • Counterpart Institution: University of Western Australia
• [Journal Article] The expression of long noncoding RNA NEAT1 is reduced in schizophrenia and modulates oligodendrocytes transcription. (2019)
  • Author(s): Katsel, P., Roussos, P., Fam, P., Khan, S., Tan, W., Hirose, T., Nakagawa, S., Pletnikov, M.V., Haroutunian, V.
  • Journal Title: NPJ Schizophr Volume: 5 Pages: 3
  • DOI: 10.1038/s41537-019-0071-2
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] UPA-Seq: Prediction of Functional LncRNAs Using Differential Sensitivity to UV Crosslinking. (2018)
  • Author(s): Taiwa K, Yokoi S, Mito M, Fujii K, Kimura Y, Iwasaki S, Nakagawa S
  • Journal Title: RNA (New York, N.Y.) Volume: 24 Pages: 1785-1802
  • DOI: 10.1261/rna.067611.118
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Long noncoding RNA NEAT1 (nuclear paraspeckle assembly transcript 1) is critical for phenotypic switching of vascular smooth muscle cells. (2018)
  • Author(s): Ahmed ASI, Dong K, Liu J, Wen T, Yu L, Xu F, Kang X, Osman I, Hu G, Bunting KM, Crethers D, Gao H, Zhang W, Liu Y, Wen K, Agarwal G, Hirose T, Nakagawa S, Vazdarjanova A, Zhou J
  • Journal Title: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America Volume: 115 Pages: E8660-E8667
  • DOI: 10.1073/pnas.1803725115
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Immune system-mediated atherosclerosis caused by deficiency of long noncoding RNA MALAT1 in ApoE-/- mice. (2018)
  • Author(s): Gast M, Rauch BH, Nakagawa S, Haghikia A, Jasina A, Haas J, Nath N, Jensen L, Stroux A, Bohm A, Friebel J, Rauch U, Skurk C, Blankenberg S, Zeller T, Prasanth KV, Meder B, Kuss A, Landmesser U, Poller W
  • Journal Title: Cardiovascular research Volume: 115 Pages: 302-314
  • DOI: 10.1093/cvr/cvy202
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Functional Domains of NEAT1 Architectural lncRNA Induce Paraspeckle Assembly through Phase Separation. (2018)
  • Author(s): Yamazaki T, Souquere S, Chujo T, Kobelke S, Chong YS, Fox AH, Bond CS, Nakagawa S, Pierron G, Hirose T
  • Journal Title: Molecular cell Volume: 70 Pages: 1038-1053
  • DOI: 10.1016/j.molcel.2018.05.019
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] CO2-sensitive tRNA modification associated with human mitochondrial disease. (2018)
  • Author(s): Lin H, Miyauchi K, Harada T, Okita R, Takeshita E, Komaki H, Fujioka K, Yagasaki H, Goto YI, Yanaka K, Nakagawa S, Sakaguchi Y, Suzuki T
  • Journal Title: Nature communications Volume: 9 Pages: 1875
  • DOI: 10.1038/s41467-018-04250-4
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Molecular dissection of nuclear paraspeckles: towards understanding the emerging world of the RNP milieu. (2018)
  • Author(s): Nakagawa S, Yamazaki T, Hirose T.
  • Journal Title: Open Biology Volume: 8 Pages: 180150
  • DOI: 10.1098/rsob.180150
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Long noncoding RNA MALAT1 suppresses breast cancer metastasis (2018)
  • Author(s): Kim, J., Piao, H.L., Kim, B.J., Yao, F., Han, Z., Wang, Y., Xiao, Z., Siverly, A.N., Lawhon, S.E., Ton, B.N., Lee, H., Zhou, Z., Gan, B., Nakagawa, S., Ellis, M.J., Liang, H., Hung, M.C., You, M.J., Sun, Y. & Ma, L.
  • Journal Title: Nature Genetics Volume: 50 Pages: 1705-1715
  • DOI: 10.1038/s41588-018-0252-3
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] 長鎖ノンコーディングRNAによる生体制御 (2018)
  • Author(s): 中川 真一
  • Organizer: 第59回日本神経学会学術大会
  • Invited
• [Presentation] Prediction of functional lncRNAs using UPA-seq (2018)
  • Author(s): Shinichi Nakagawa
  • Organizer: EMBO Workshop
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Attempts towards identification of novel functional lncRNAs (2018)
  • Author(s): Shinichi Nakagawa
  • Organizer: Cold Spring Harbor-Asia Conference
  • Int'l Joint Research / Invited