オートファジーによるRNA分解の分子機構と生理的意義の解明

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K15063
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 牧野 支保 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 研究員 (70791458)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: オートファジー / RNA分解

Outline of Annual Research Achievements

オートファジーは自己の細胞内成分を液胞/リソソームに輸送し分解する機構であり、真核生物で高度に保存されている。オートファジーはタンパク質の分解機構として理解されてきたが、最近所属研究室ではオートファジーによるRNA分解とその責任酵素が液胞内RNase, Rny1であることを見出している。オートファジーの分解の標的となるRNAやその生理機能を明らかにするため、初年度の本年はオートファジーによる分解の標的となるRNAをRNA-seqにより定量的かつ網羅的に解析を行った。得られた成果は以下の通りである。１）オートファジー誘導下で液胞にRNAが蓄積する条件、及びRNAが蓄積した液胞の単離条件の最適化を行った。２）Rny1欠損株を用いて、オートファジー誘導下で液胞に蓄積するRNAとその量をRNA-seqにより明らかにした。オートファジー依存的に分解される３００個以上のmRNAを同定した。３）mRNA以外のその他のnon-coding RNAには二次構造や修飾が含まれるため、それらの影響を排除したライブラリー作製の条件検討を進めている。
オートファジーによって特異的なRNAが分解されることが明らかになり、今後その詳細な機構について解析を進める。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

これまでオートファジーによるRNA分解の選択性については全く理解されてこなかったが、特異的なRNAがオートファジーによって分解されることを発見した。RNA-seqの結果をもとに、オートファジーの標的となるRNAの配列解析やそのRNAと相互作用する因子の同定と、それらの欠損株を用いた解析を行っている。Non-coding RNAのRNA-seqについては脱修飾酵素の精製を終えており、ライブラリー作製の準備は整っている。

Strategy for Future Research Activity

今後は初年度に同定したオートファジーの標的となるRNAについて、その基質となるRNAの特徴を明らかにする。具体的には、１）オートファジーによる分解の選択性に必要なRNA中の領域を特定する。さらに、２）既存のオートファジーの選択性を与えるレセプターとして知られている因子との結合を生化学的に解析する。３）基質RNAに結合するタンパク質を同定し、オートファジー因子との結合様式を調べる。特異性を生み出す分子機構の詳細を明らかにし、特異的なRNAがオートファジーによって分解される生理的条件や意義を探る。
オートファジーの基質となるRNAが進化的に保存されている場合、哺乳類細胞の実験系に応用・発展させ、RNA分解の基質特異性と生理機能の普遍性を検証する。