Functional analysis of ubiquitin ligase RNF126

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K10432
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 石田 典子 東北大学, 東北メディカル・メガバンク機構, 助教 (10361073)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中川 直 東北大学, 医学系研究科, 助教 (30707013)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: ユビキチンリガーゼ / タンパク分解 / ノックアウトマウス / DNA損傷修復

Outline of Annual Research Achievements

Ku70/Ku80複合体はDNA二本鎖切断部位に直接結合し、修復複合体のリクルートに機能する非相同末端修復を促進する重要な因子であるが、DNA末端との結合様式より修復完了前にDNAから外れることが重要となる。その役割を担う因子として、研究代表者らはユビキチンリガーゼRNF126がKu80をユビキチン化することにより、DSB修復を促進する重要な役割を果たしていることを発見し報告した(Ishida N et al. Mol Cell Biol. 2017;37: e00347-16)。RNF126依存性タンパク質分解が果たす役割をマウス個体レベルで解析するために、RNF126ノックアウト（KO）マウスの解析を 行った結果、RNF126タンパク質が高い発現量を示す胸腺と生殖器において、T細胞と精子の減少がそれぞれ観察された。また、RNF126 KOマウスから 胎仔線維芽細胞を作製し、RNF126欠損細胞を得た結果、これまでにヒト細胞株を用いて得られた表現型がKOマウス初代細胞でも再現できることを確認した。 更に、細胞タイプ特異的RNF126 KOマウスを作製した結果、RNF126は精巣における生殖細胞の発生において重要な役割を果たしていることが示された。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

マウス個体レベルにおけるRNF126依存性タンパク質分解が果たす役割を明らかにするために、RNF126のKOマウス・CKOマウスを作製し、全身(各臓器)の表現型解析を行った結果、Rnf126は胸腺と生殖器において重要な役割を果たしていることが示された。以上の解析に関しては、現在、データの補足を行いながら論文投稿準備を進める予定である。 一方、RNF126を中心としたKu80ユビキチンリガーゼ遺伝子のヒト・ゲノム多型解析については、KOマウス・CKOマウスの解析を優先させたことにより遅延しており、研究期間の1年延長を申請した。

Strategy for Future Research Activity

1 RNF126を中心としたKu80ユビキチンリガーゼ遺伝子のヒト・ゲノム多型の探索の続きを行う。
2 ヒト単核球由来細胞を用いた表現型解析:(1) CRISPR/Cas9によるレアバリアント変異導入、(2) リアルタイムPCRによるmRNA定量、(3) イムノブロットによるタンパク質(ユビキチンリガーゼ、およびKu70/Ku80)発現量・安定性解析、(4) 表現型解析 (IR照射後のタイムコースにおけるDNA損傷修復能の比較等)について行う。

Causes of Carryover

RNF126のKOマウス・CKOマウスの解析については順調に進んだ一方で、RNF126を中心としたKu80ユビキチンリガーゼ遺伝子のヒト・ゲノム多型解析が遅延した。 次年度は順調に結果が得られているRNF126のKOマウス・CKOマウスについて、論文発表を行うために予算を使用する。また、遅延しているのヒト・ゲノム多型解析を実施するための物品費も予定している。

Research Products

• [Journal Article] Longitudinal plasma amino acid profiling with maternal genomic background throughout human pregnancy (2020)
  • Author(s): Shirota M, Saigusa D, Yamashita R, Kato Y, Matsumoto M, Yamagishi J, Ishida N, Kumada K, Oe Y, Kudo H, Yokozawa J, Kuroki Y, Motoike I, Katsuoka F, Nagasaki M, Koshiba S, Nakayama K, Tanabe O, Yasuda J, Kure S, Kinoshita K, Metoki H, Kuriyama S, Yaegashi N, Yamamoto M, Sugawara J
  • Journal Title: Medical Mass Spectrometry Volume: in press Pages: in press
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Knockout Mouse Models Provide Insight into the Biological Functions of CRL1 Components. (2020)
  • Author(s): Nakagawa T, Nakayama K, Nakayama KI.
  • Journal Title: Adv Exp Med Biol. Volume: 1217 Pages: 147-171
  • DOI: doi: 10.1007/978-981-15-1025-0_10.
• [Journal Article] The Autism-Related Protein SETD5 Controls Neural Cell Proliferation through Epigenetic Regulation of rDNA Expression. (2020)
  • Author(s): Nakagawa T, Hattori S, Nobuta R, Kimura R, Nakagawa M, Matsumoto M, Nagasawa Y, Funayama R, Miyakawa T, Inada T, Osumi N, Nakayama KI, Nakayama K.
  • Journal Title: iScience Volume: 23 Pages: 101030
  • DOI: doi: 10.1016/j.isci.2020.101030.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Biobank Establishment and Sample Management in the Tohoku Medical Megabank Project. (2019)
  • Author(s): Naoko Minegishi, Ichiko Nishijima, Takahiro Nobukun, Hisaaki Kudo, Noriko Ishida, Takahiro Terakawa, Kazuki Kumada, Riu Yamashita, Fumiki Katsuoka, Soichi Ogishima, Kichiya Suzuki, Makoto Sasaki, Mamoru Satoh, Masayuki Yamamoto
  • Journal Title: Tohoku J Exp Med Volume: 248 Pages: 45-55
  • DOI: 10.1620/tjem.248.45.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A low-frequency IL4R locus variant in Japanese patients with intravenous immunoglobulin therapy-unresponsive Kawasaki disease. (2019)
  • Author(s): Yuji Amano, Yohei Akazawa, Jun Yasud, Kazuhisa Yoshino, Katsuhiko Kojima, Norimoto Kobayashi, Satoshi Matsuzaki, Masao Nagasaki, Yosuke Kawai, Naoko Minegishi, Noriko Ishida, Noriko Motoki, Akira Hachiya, Yozo Nakazawa, Masayuki Yamamoto, Kenichi Koike, Toshikazu Takeshita
  • Journal Title: Pediatr Rheumatol Volume: 17 Pages: 1-11
  • DOI: 10.1186/s12969-019-0337-2.
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Pathogenic mutations in the ALS gene CCNF cause cytoplasmic mislocalization of Cyclin F and elevated VCP ATPase activity. (2019)
  • Author(s): Yu Y, Nakagawa T, Morohoshi A, Nakagawa M, Ishida N, Suzuki N, Aoki M, Nakayama K.
  • Journal Title: Hum Mol Genet Volume: 28 Pages: 3486-3497
  • DOI: 10.1093/hmg/ddz119.
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Aberrant axon branching via Fos-B dysregulation in FUS-ALS motor neurons. (2019)
  • Author(s): Akiyama T, Suzuki N, Ishikawa M, Fujimori K, Sone T, Kawada J, Funayama R, Fujishima F, Mitsuzawa S, Ikeda K, Ono H, Shijo T, Osana S, Shirota M, Nakagawa T, et al.
  • Journal Title: EBioMedicine Volume: 45 Pages: 362-378
  • DOI: doi: 10.1016/j.ebiom.2019.06.013.
  • Peer Reviewed
• [Presentation] The Evaluation of Genomic Identity of the Cell Specimens in the TMM Biobank (2019)
  • Author(s): Kazuki Kumada, Noriko Ishida, Yuichi Aoki, Hisaaki Kudo, Riu Yamashita, Takahiro Nobukuni, Ichiko Nishijima, Takahiro Terakawa, Kengo Kinoshita, Masayuki Yamamoto, Naoko Minegishi
  • Organizer: ISBER
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 知的障害・自閉症関連因子SETD5によるrDNAのエピジェネティック制御 (2019)
  • Author(s): 中川直, 中山啓子
  • Organizer: 第42回日本分子生物学会
  • Invited