2017 Fiscal Year Annual Research Report
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15H04333
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| Research Institution | National Institute for Basic Biology |
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Principal Investigator |
山下 朗 基礎生物学研究所, 細胞応答研究室, 特任准教授 (30312276)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 減数分裂 / RNA結合タンパク質 / 分裂酵母 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、生殖細胞の形成に必須のプロセスである減数分裂を制御する分子機構を明らかにすることを目標とし、分裂酵母の減数分裂制御において重要な役割を果たす三つのRNA結合タンパク質Mei2、Mmi1、Spo5の機能解析を進めている。Mei2は、減数分裂開始のスイッチとしての役割と、減数分裂の進行に不可欠な役割を果たすタンパク質である。Mmi1は、減数分裂期に発現するRNAの分解を誘導すると同時に、減数分裂遺伝子の条件的なヘテロクロマチン化に関与することが示されている。Spo5についても、減数分裂の進行において重要な働きをしていることが示されている。しかし、三者の具体的な機能には、多くの謎が残されている。本研究では、これらRNA結合タンパク質の機能の詳細を明らかにし、減数分裂の制御系を分子レベルで理解することを目指す。
平成28年度、Mmi1が標的転写産物の核外排出を阻害して翻訳を抑制することで、減数分裂の遺伝子の発現を抑えていることを示唆するデータを得ていた。一分子FISH法と蛍光タンパク質によるRNAの生細胞観察を行って解析を進めた。Mmi1によるRNA分解に関わる因子の変異体を用いて、標的RNAが分解を免れて安定に発現している状態で観察を行った。その結果、核内でMmi1が作る点状構造体に標的RNAが繋留されて、細胞質へと移行せず、翻訳が抑制されていることが明らかとなった。平成28年度の解析から、Mmi1がN末端領域で自己相互作用することが示されていた。この自己相互作用が、RNA分解誘導、核内点状構造形成とRNAの核内繋留に必要であることが明らかとなった。さらに、Mmi1が、新規非コードRNAの転写終結を調節することで、下流に位置するシグナル伝達因子の発現を誘導し、減数分裂の前段階である接合過程を制御していることが分かった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究の大きな進展が見られたため、本研究課題の解析対象であるRNA結合タンパク質のうちの一つであるMmi1の集中的な解析を行った。その結果、Mmi1が標的RNAの分解誘導と条件的へテロクロマチン形成に加えて、標的RNAの局在制御を介して翻訳を抑制するという、新たなレベルの発現調節を行っていることを明確に示すことができ、論文として報告することができた。また、Mmi1の自己相互作用が、Mmi1の局在と機能に必須であるという、今後の研究の足がかりとなるような結果も得られた。解析を進めることで、Mmi1の核内点状構造の形成機構や多層におよぶ減数分裂遺伝子の発現抑制機構の詳細が明らかとなると期待される。さらに、フランスのVerdel博士のグループとの共同研究でMmi1の標的となる非コードRNAの解析を行い、Mmi1による転写終結調節という新たな制御機構を見出すことができた。同共同研究からは、Mmi1がセントロメア領域の非コードRNAの転写終結にも関与しているという、当初全く想定していなかった結果も得られており、Mmi1が減数分裂遺伝子の発現制御を越えた幅広い役割を担っていることが示されてきている。今後、解析を進めていくことで、Mmi1の新たな側面が明らかになると考えられる。
Mei2に関しては、Mmi1の解析に重心を置いたため、その機能に迫る解析は次年度以降に先送りとなったが、Mei2の発現調節因子であるTor2の活性制御にtRNAの前駆体が関与するという非常に興味深い結果を得ることができた。次年度以降、Mei2の減数分裂誘導活性に迫るとともに、活性調節機構に関しても解析を進めたい。
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| Strategy for Future Research Activity |
Mmi1のN末端領域での自己相互作用と核内点状構造形成の関係を、精製タンパク質を利用したin vitroでの解析と、蛍光タンパク質を利用したin vivoでの解析を組み合わせた解析を行って明らかにする。Mmi1の自己相互作用領域へ変異を導入することで、Mmi1と関連因子の結合や、関連因子の局在へどのような影響が出るか検討する。
平成29年度までに確立している減数分裂期の分裂酵母細胞から効率よくMei2を精製する系を用いて、Mei2の結合RNAの単離を行う。既知のMei2結合RNAであるmeiRNAを欠く変異株を用いることで、新規RNAに的を絞った探索を行う。新規結合RNAが得られたら、Mei2の減数分裂誘導活性との関係を中心に解析を行う。減数分裂を開始してしまい増殖不能となるMei2活性化型変異の抑圧因子の単離、解析を行う。特に、これまでの解析から関係性が浮かび上がってきている細胞周期制御因子に着目した解析を行う。
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