2016 Fiscal Year Annual Research Report
RNA代謝調節機構の破綻による疾患発症の分子機構解明
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16H05154
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| Research Institution | Oita University |
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Principal Investigator |
花田 俊勝 大分大学, 医学部, 教授 (10363350)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
花田 礼子 大分大学, 医学部, 教授 (00343707)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 遺伝学 / 脳神経疾患 / RNA |
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| Outline of Annual Research Achievements |
申請者らはこれまでtRNA代謝異常に伴う神経変性疾患の原因としてtRNA断片の細胞内蓄積を提唱していたが、その原因となるtRNA断片種候補として３種類のRNAが報告されていた。本研究において、そのうちのどのRNA種が最も細胞毒性を示すのか、神経芽細胞腫細胞株に導入してp53の活性化と細胞増殖および分化に対する作用を調べた。その結果、Tyrosine tRNA 5’側断片が最も細胞ストレスを惹起し、神経変性疾患の原因と考えられることが判明した。さらに、このRNA断片が細胞ストレスを惹起する分子メカニズムを解明するため、本RNAに結合するタンパク質の同定を九州大学成体防御医学研究所松本雅記博士との共同研究において行なっている。また本研究では、in vivoにおいても神経変性等の原因となることをマウスモデルにより証明する計画であったため、tRNA断片を過剰発現させたトランスジェニックの作製を試みたが樹立に至らなかった。そのため、生体が透明であり卵ふ化後より発生段階が容易に追跡できるという特長を持つ小型魚類モデルを九州大学成体防御医学研究所石谷太博士との共同研究により立ち上げた。現在、受精卵に対し各RNA断片をマイクロインジェクションし、胚発生の評価を行っている。本モデルにより、Tyrosine tRNA 5’側断片が真の神経変性の原因であることを証明し、関連疾患の全容解明を目指す。CLP1と同様、RNAキナーゼ活性を持つNOL9分子については、その生体内機能を解明するため、キナーゼ活性欠損ノックインマウスを樹立して解析を行なっている。本マウスは成長遅延傾向を示すことから、今後は代謝およびそれに関する疾患モデル（肥満モデル、脂肪肝モデル等）を作製し、生体内におけるNOL9のキナーゼ活性の意義について詳細に検討する予定である。
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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
おおむね順調に進展しているが、マウスを用いた研究において動物実験施設発生工学室でパスツレラ感染事故が発生したため、マウスのSPF化とSPF飼育室への導入が大幅に遅れた。そのため、マウス実験に遅延が生じた。現在は感染が終息し、順調に実験をすすめている。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度、細胞培養系によるtRNA断片の機能評価から、Tyrosine tRNA 5’側断片が酸化ストレスに対する細胞の脆弱性を増強することが判明した。今後は、実際に生体内において同様の効果が得られるか、各tRNA断片をゼブラフィッシュの受精卵にマイクロインジェクションし、胚発生の初期段階から神経の発生を解析する。さらに成体になった後もトラッキングシステムを用いた行動解析やPowerLabを用いた神経の電気生理学的解析を行い、tRNA断片の細胞内蓄積による神経の発生および機能におよぼす影響を明らかにする。
前年度明らかになったTyrosine tRNA 5’側断片の細胞内蓄積による酸化ストレス増強作用がどのような分子機構によるものなのか解明するため、本RNA分子に結合するタンパク質の探索を生化学的手法により行う。方法としては独自に開発したプロテアーゼプロテクションアッセイを行い、TOF/MSによる網羅的な解析により分子の同定を行う。この方法をさらに拡大し、これまで分子機構が明らかになっていない機能性RNA分子に関してもその結合タンパク質の探索を行う。
NOL9はCLP1と同様RNAキナーゼ活性を有し、ribosomal RNA（rRNA）の成熟化に関与していると報告されている。しかしながら生体内における機能については未だ不明な点が多い。申請者らはNOL9遺伝子のキナーゼドメインに１塩基変異を挿入し、キナーゼ活性を喪失させたノックインマウスを作製した。今後は、本マウスから胎児繊維芽細胞を調整してrRNA代謝への影響をノーザンブロット等で詳細に解析する。また、表現型として成長遅延を認めることから、代謝系におけるNOL9の役割を肥満あるいは脂肪肝といった代謝疾患モデルを作製して詳細な解析を行う。
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[Journal Article] The tumor suppressor Hace1 is a critical regulator of TNFR1-mediated cell fate.2016
Author(s)
Tortola L, Nitsch R, Bertrand MJ, Kogler M, Redouane Y, Kozieradzki I, Uribesalgo I, Fennell LM, Daugaard M, Klug H, Wirnsberger G, Wimmer R, Perlot T, Sarao R, Rao S, Hanada T, Takahashi N, Kernbauer E, Demiroz D, Superti-Furga G, Decker T, Pichler A, Ikeda F, Kroemer G, Vandenabeele P, Sorensen PH, Penninger JM
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Journal Title
Cell reports
Volume: 15
Pages: 1481~1492
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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