非開始コドンから翻訳されたタンパク質バリアント中のストレスバイオマーカーの探索

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16KT0191
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 小川 哲弘 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 助教 (40323480)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 角田 茂 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (80345032) ; 小川 智子 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 生物機能利用研究部門, 上級研究員 (90466011) ; 藤井 渉 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 助教 (40708161)
• Project Period (FY): 2016-07-19 – 2020-03-31
• Keywords: ストレス / バイオマーカー / 非AUGコドン

Outline of Annual Research Achievements

本年度は、ストレスに応答してeIF2A依存的に発現するタンパク質バリアントの推定を試みた。ここでは、共通のC末端領域を持ちながら、正規翻訳産物とはN末端長が異なるものに注目した。これらN末端長が異なるバリアントが、ストレスに応答して発現することが報告されている。これは、mRNAの5'非翻訳領域あるいはORF内に存在する、正規開始コドンと同一フレームにある非AUGコドンから翻訳が開始されたものである。これによりN末端シグナル配列やドメイン構造などの欠失・付加が起こり、ストレス応答性因子に変化すると考えられる。これらの中に、eIF2Aにより翻訳が開始されるものが存在すると仮定し、実験を進めた。
前年度までに、リボソームプロファイリングに供する低分子RNAの調製を終えていたので、次世代シーケンサーによりこれらRNAの配列を決定した。野生型MEFおよびeIF2AノックアウトMEF由来のRNA配列を比較することで、eIF2A依存的に発現するタンパク質バリアントを推定した。得られたバリアントでは、開始コドンとしてCUG, GUGが多く用いられていたが、これは過去の報告と一致していた。次に、得られた因子について機能ごとにグループ化した。eIF2Aのノックアウトにより発現が減少したものとして、細胞骨格、細胞接着に関わる因子が複数同定された。これらは、熱ストレスに応答してeIF2A依存的に発現するタンパク質バリアントと考えられる。一方、当初予想していなかったが、eIF2Aノックアウトにより発現が上昇したタンパク質バリアントも得られた。これには、細胞骨格、細胞接着関連因子に加えて、ヒストンやリボソームタンパクなどが含まれていた。これらは、ストレスに応答してeIF2Aにより発現が抑制されるものと考えられる。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

本年度は、ストレス応答性タンパク質バリアントを同定し、この中からストレスバイオマーカーとして利用可能なものを選択することを計画していた。しかし、リボソームプロファイリングで得られた配列データの解析に多くの時間を要した結果、目的とするタンパク質バリアントの推定までしか到達できなかった。また、このことから期間延長を申請した。以上のことから「遅れている」と判断した。

Strategy for Future Research Activity

リボソームプロファイリングの結果から推定されたタンパク質バリアントに関して、これらが実際にストレスに応答して発現することを、培養細胞およびマウスを用いて実証する。また、eIF2Aは新規のストレス応答機構に関与することが示唆されており、新規バイオマーカー探索において重要と考える。そこで、eIF2Aの翻訳開始因子としての機能解析も進める。

Causes of Carryover

（理由）
リボソームプロファイリングの解析に時間を要し、計画していた実験に遅れが生じたため。
（使用計画）
リボソームプリファイリング後に計画した実験の消耗品として利用する。