2017 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
| Project/Area Number |
16H05154
|
|---|
| Research Institution | Oita University |
|---|
Principal Investigator |
花田 俊勝 大分大学, 医学部, 助教 (10363350)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
花田 礼子 大分大学, 医学部, 教授 (00343707)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | 遺伝学 / 脳神経疾患 / RNA |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
RNAキナーゼ分子CLP1のキナーゼ活性を欠損した遺伝子改変ノックインマウスの解析から見出された神経変性の原因となりうる複数のtRNA断片種について、どのRNA断片が最も疾患の発症に寄与するか確認するため、これまでマウスモデルを作製して検証することを目指していた。しかしながら、胎生早期におけるRNA蓄積のストレスが大きいためか疾患モデルマウスの樹立に至っていない。そこで、胎生早期における胚発生が視認可能なゼブラフィッシュの実験系を導入して、新たにRNA断片の細胞ストレス誘導性を調べた。細胞ストレスを惹起すると考えられるRNA断片種について、ゼブラフィッシュ受精胚に導入後胚発生を観察したところ、チロシンtRNA前駆体の5'側断片が最もストレスを誘導した。これを導入したゼブラフィッシュは小頭症を示し、神経細胞の膨大化と末梢神経の狭小化を確認した。また、このゼブラフィッシュは側湾および運動機能障害を呈した。今後、形態学的異常について詳細な解析を進める。
CLP1と同様、RNAの5'端を直接リン酸化するRNAキナーゼであるNOL9について、このキナーゼ活性を欠損したノックインマウスを樹立して解析を進めている。NOL9のキナーゼ活性はリボソーマルRNAの合成に重要との報告がなされており、このマウスにおいてもリボソーマルRNA代謝異常あるいはこれに関連した疾患等の異常が予想されたが、これまでのところ明らかな異常を示していない。また、リボソーマルRNAも正常に合成されていることが確認された。今後、さらに詳細に解析を進める予定である。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究は、RNA代謝異常による先天性神経変性疾患の分子メカニズム解明を目指して、疾患モデルを樹立した上で詳細な解析を進める予定であった。しかしながら、胎生早期に発症する病態であるため、胎生早期の胚発生の観察が困難なマウスモデルでは、詳細な解析が不可能であった。そこで、ゼブラフィッシュをモデル動物として新たに導入し、解析を進めた。予想通り、本モデルは受精卵から約７２時間で孵化して成魚となるが、その過程の観察が可能であり、胎生早期に発症するRNA代謝異常を原因とする先天性神経変性疾患の病態モデルとしては最適であった。今後、このモデルを用いてRNA代謝関連分子が関与する様々な疾患について、遺伝子改変ゼブラフィッシュモデルを作製して解析を実施する予定である。既にCRISPR/Cas9によるゲノム編集技術を用いたゼブラフィッシュの遺伝子改変に成功しており、今後さらに本技術を用いたモデル動物の作製を進める。特に、RNA分解に重要な役割を担うエクソソーム複合体について、これを構成する分子の遺伝子変異が神経変性疾患の原因になることが報告されている。そのため、本構成分子の遺伝子改変動物を作製し、CLP1と同様に異常なRNA断片の蓄積がないか、または全く新たな病態分子機構がないか解析を行う。
NOL9分子に関しては、本プロジェクトにてキナーゼ活性欠損ノックインマウスを樹立して解析を進めているが、意外なことに明らかな表現型を呈していない。CLP1のキナーゼ活性が代償的に働いている可能性があると考え、現在CLP1およびNOL9両者のキナーゼ活性ダブルノックインマウスを樹立し、リボソーマルRNAの代謝を含めた詳細な解析を行う予定である。
|
| Strategy for Future Research Activity |
本年度は、RNA代謝機構とその関連疾患に関して、以下の3点について研究を実施する。
1.神経変性に関与するtRNA断片種の同定：前年度の研究結果から、チロシンtRNA前駆体の5'側断片が神経細胞ストレスを誘導することが判明した。今年度は、このRNA断片が惹起する神経変性の形態学的解析と、分子生物学的解析を進める予定である。形態学的解析の推進方策として、神経組織特異的にGFPを発現するトランスジェニックサカナの胚にRNA断片を導入して、神経変性を経時的に観察する。ゼブラフィッシュ胚は透明なため、神経の発生および形態異常の研究に大きなメリットがあると思われる。分子生物学的解析の推進方策として、RNA断片が惹起する神経変性の分子機構としてp53の活性化が報告されているため、p53ノックアウトゼブラフィッシュを用いるか、またはp53 に対するモルフォリノアンチセンスを用いたノックダウンにより神経変性が救済されるか確認を行う。
2. NOL9キナーゼ活性欠損マウスの解析：本研究においてNOL9キナーゼ活性欠損ノックイン マウスを作製し解析を行っているが、明らかな表現型を見出していない。今後の研究推進方策として、CLP1のRNAキナーゼ活性がNOL9の代償として機能している可能性が考えられるため、CLP1とNOL9両分子のキナーゼ活性欠損マウスを樹立し、解析を実施する。
3. 神経変性疾患に関連するRNA代謝分子の遺伝子改変ゼブラフィッシュモデルの作製ならびに解析：RNA代謝機構の一つであるエキソソーム複合体は様々なRNAの代謝に重要な役割を担っているが、興味深いことに構成分子の遺伝子変異により神経変性疾患を発症することが報告されている。本研究において、CRISPR/Cas9によるゲノム編集技術を用いて遺伝子改変ゼブラフィッシュモデルを作製し、疾患発症の分子メカニズムを明らかにしたい。
|
-
[Journal Article] CD105 maintains the thermogenic program of beige adipocytes by regulations Smad2 signaling.2018
Author(s)
Higa R, Hanada T, Teranishi H, Miki D, Seo K, Hada K, Shiraishi H, Mimata H, Hanada R, Kangawa K, Murai T, Nakao K.
-
Journal Title
Molecular and cellular Endocrinology
Volume: in press
Pages: in press
DOI
Peer Reviewed
-
[Journal Article] Role of neuromedin U in accelerating of non-alcoholic steatohepatitis in mice.2018
Author(s)
Teranishi H, Hayashi M, Higa R, Mori K, Miyazawa T, Hino J, Amano Y, Tozawa R, Ida T, Hanada T, Miyazato M, Hanada R, Kangawa K, Nakao K.
-
Journal Title
Peptides
Volume: 99
Pages: 134-141
DOI
Peer Reviewed
-
-
-
-
-
-
-
-
