2017 Fiscal Year Annual Research Report
トランスポゾン侵略から生殖ゲノムをまもるpiRNA作動原理の統合的理解
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17H06111
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
塩見 美喜子 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (20322745)
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| Project Period (FY) |
2017-05-31 – 2022-03-31
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| Keywords | PIWI / piRNA / トランスポゾン / RNAサイレンシング / ショウジョウバエ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
トランスポゾンの利己的な転移活性による生殖ゲノムの損傷は種の保存を脅かす。よって有性生殖を伴う動物はpiRNAを中核因子とするRNAサイレンシング機構を自己防衛手段として獲得したと考えられる。しかし、その動作原理は未だ不明である。そこで本研究では、piRNAの動作原理を明らかにすることを目的とした。先行研究から、カイコpiRNAの3’末端形成には、3’-5’エキソヌクレアーゼTrimが関与すること、またミトコンドリア局在型piRNA生合成因子Papiの欠失によってpiRNAの3’末端は数塩基長くなることが示された。しかし、ショウジョウバエpiRNA生合成因子として知られるZucエンドヌクレアーゼとNbr3’-5’エキソヌクレアーゼのpiRNA生合成機構における必要性は不明であった。我々は、カイコ卵巣由来生殖細胞株BmN4を用いた研究を行い、カイコpiRNAの3’末端形成にはZucが必要であること、PapiにPIWIが結合した後にPIWIにpiRNA中間体が結合すること、piRNA前駆体からの中間体の切り出しはPIWIのスライサー活性依存的に起こることを見出した。これらの結果は、piRNA生成機構におけるZucの必要性のみならず、本機構の分子階層性を物語る。piRNA生合成がエキソヌクレアーゼに依存的でないことからも、カイコのpiRNA生合成機構は、ショウジョウバエの機構よりも単純であることが判明した。これらの成果を論文にまとめ、Nature誌に報告した。また、核に局在するpiRNAがどのようにトランスポゾンを転写レベルで抑制するかに関して実験を進めた。BAP複合体とPiwi複合体がトランスポゾン座位において結合することによってpiRNA生合成因子として知られるMaelがBAP複合体の活性を抑制することがわかった。現在、この成果は論文としてまとめつつある。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
piRNA生合成機構に関して研究成果をNatureに投稿、受理された。その他の研究計画も期待通りに進展しており、そのいくつかに関しては論文執筆中である。(I) 核に局在するpiRNAがどのようにトランスポゾンを転写レベルで抑制するかに関して実験を進めた。BAP複合体とPiwi複合体がトランスポゾン座位において結合することによってpiRNA生合成因子として知られるMaelがBAP複合体の活性を抑制することがわかった。現在、この成果は論文にまとめつつある。(II) piRNA生合成因子であるYbに関して解析を進めた。YbのN末端にあるHel-Cドメインを介してYbは自身と会合すること、C末端にあるTudドメインを介して、Yb body因子と結合することがわかった。Ybは、３つの機能性ドメインを持っているが、これらがお互いにコーディネートすることによってpiRNA生合成因子として機能していることが判明した。現在、この成果は論文にまとめつつある。(III) piRNA生合成因子であるGaszに関して解析を進めた。Gaszはミトコンドリアに局在するたんぱく質であるが、そのpiRNA生合成機構における機能は不明であった。最近の研究から、GaszはArmiと相互作用することによってpiRNA中間体をZucchiniエンドヌクレアーゼ近傍に引き寄せる因子であることが判明した。現在、この成果は論文にまとめつつある。(IV) piRNA生合成因子であるArmitageに関して解析を進めた。これまでYbがpiRNA生合成機構において最も上流に位置する因子であるとされていたが、我々の解析によってYbはpiRNA前駆体を選択する因子であり、YbがなくてもpiRNA生合成は機能すること、その機能にはArmitageが不可欠であることがわかった。現在、この成果は論文にまとめつつある。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究計画に沿って、piRNA研究を進める。特に、８に示したように、複数のサブテーマに関して論文執筆を進めており、これに尽力を尽くす。同時に、piRNA生合成因子として知られる細胞質局在型Maelの解析、Yb bodyの単離精製及びその構成因子の同定、Spindle-E及びQinのpiRNA生合成機構における機能解析、に焦点を当てて実験を進める。
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Research Products
(24 results)
