2021 Fiscal Year Annual Research Report
Analysis of immune regulatory mechanisms mediated by mRNA metabolism
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18H05278
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
竹内 理 京都大学, 医学研究科, 教授 (10379092)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
植畑 拓也 京都大学, 医学研究科, 助教 (50785970)
三野 享史 京都大学, 医学研究科, 助教 (60646149)
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| Project Period (FY) |
2018-06-11 – 2023-03-31
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| Keywords | 自然免疫応答 / mRNA制御 / ｍRNA分解 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Regnase-1がTLRやIL1β刺激依存性にどのような複合体を形成し機能するかを明らかにするために、Regnase-1のInteractome解析を行った。その結果、これらの刺激に対して、Regnase-1がプロテアソームによる分解に関わるβTRCPに加え、14-3-3タンパク質と結合することを明らかにした。質量分析によるリン酸化部位解析と検証の結果、Regnase-1のS494, S513リン酸化がRegnase-1と14-3-3の結合に必須であることが明らかとなった。βTRCPと14-3-3はRegnase-1とそれぞれ異なる複合体を形成した。14-3-3と結合したRegnase-1は、βTRCPによる分解から守られているにも関わらず標的mRNA分解が障害されており、この理由として、Regnase-1の核ー細胞質のシャトリングを14-3-3が阻害しているものと考えられた。実際、S513変異により14-3-3と結合しないRegnase-1を持つ変異マウスは、βTRCPによる分解が亢進していたが、TLR刺激によるサイトカイン産生に変化を認めなかった。このように、本研究から、炎症刺激によるRegnase-1のリン酸化修飾や結合タンパク質変化によるダイナミックな制御が行われていることが明らかとなった（Akaki K. eLIFE 2021）。また、TANKはTLRシグナルを負に制御するアダプター分子として以前報告してきたが、加えて、核酸認識特にRNAではなくDNAを細胞内で認識してSTING依存性にI型インターフェロンを産生する経路の抑制にも重要であることを解明した（Wakabayashi A. Life Sci Alliance 2021）。Regnase-1自己mRNA標的核酸医薬の開発を行った(Tse C. Sci Transl Med. In Press)。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
Regnase-1の動的複合体の解析やその機能解明に関し論文を発表した他、共同研究でRegnase-1ファミリーの構造解析論文(Garg A et al. Nucleic Acids Res. 2021)を発表するなど、mRNA安定性制御の分子基盤解明における研究が順調に進展している。また、Regnase-1制御法開発も進展しており、In vivoにおける効果も確認している。さらに、TLR制御に関わる新規分子Cyclin Jを同定しその分子機構やIn vivoでの免疫制御における役割も明らかにした（Chong YK et al. Science Signaling In press）。このように、本研究はこれまで順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
1．mRNA 3’ UTRを介した免疫細胞時空間制御機構の解析：これまでの研究から、Regnase-1が核と細胞質をダイナミックに行き来することがその機能発現に重要であることが明らかとなってきた。核内でRegnase-1と結合するタンパク質を同定し、そのRegnase-1による機能発現における役割を解析し、分子機構の解明を行っていく。また、Regnase-1制御法の開発についても、継続し、特にヒト細胞における機能解析を行う。
2．コドンに隠された新たな免疫応答分子制御機構の解析：コドンの最適性に依存してmRNA安定化を制御する新規分子をスクリーニングにより同定しており、この分子の免疫細胞特異的コンディショナルノックアウトマウスを作製に成功している。本年度は、免疫細胞分化、活性化における役割を検討する。また、この分子がコドン依存性にmRNA安定性を制御するか、同定した結合タンパク質との関連を解析するとともに、Ribosomeプロファイリング解析を行い蛋白質翻訳制御の観点から
解析する。
3. mRNAエピトランスクリプトームを介した免疫制御機構の解明：mRNAのm6aメチル化修飾の免疫細胞における役割解明するため、関連分子の免疫細胞特異的ノックアウトマウス作製に成功しており、免疫細胞における役割が明らかとなりつつある。そこで、そのマウスを用いたIn vivoでのmRNA修飾の役割を明らかにするとともに、標的mRNAの網羅的同定を通じて、制御メカニズムを明らかにする。
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Research Products
(34 results)
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[Journal Article] Cyclin J-CDK complexes limit innate immune responses by reducing proinflammatory changes in macrophage metabolism2022
Author(s)
Yee Kien Chong, Sarang Tartey, Yuki Yoshikawa, Koshi Imami, Songling Li, Masanori Yoshinaga, Ai Hirabayashi, Guohao Liu, Alexis Vandenbon, Fabian Hia, Takuya Uehata, Takashi Mino, Yutaka Suzuki, Takeshi Noda, Dominique Ferrandon, Daron M Standley, Yasushi Ishihama, Osamu Takeuchi
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Journal Title
Science Signaling
Volume: 15
Pages: eabm5011
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Enhancement of Regnase-1 expression with stem-loop-targeting antisense oligonucleotides alleviates inflammatory diseases2022
Author(s)
Ka Man Tse, Alexis Vandenbon, Xiaotong Cui, Takashi Mino, Takuya Uehata, Keiko Yasuda, Ayuko Sato, Tohru Tsujimura, Fabian Hia, Masanori Yoshinaga, Makoto Kinoshita, Tatsusada Okuno, Osamu Takeuchi
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Journal Title
Science Translational Medicine
Volume: In Press
Pages: 未定
Peer Reviewed
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[Presentation] Manipulation of Regnase-1 mRNA stability by antisense oligonucleotides alleviates inflammatory responses in pulmonary and autoimmune diseases2021
Author(s)
Ka Man Tse, Xiaotong Cui, Alexis Vandenbon, Keiko Yasuda, Takuya Uehata, Ayuko Sato, Tohru Tsujimura, Masanori Yoshinaga, Tatsusada Okuno, Yoshinari Nakatsuka, Osamu Takeuchi
Organizer
KAI International Meeting 2021
Int'l Joint Research
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[Presentation] Manipulation of Regnase-1 mRNA stability by morpholino-based antisense oligonucleotides alleviates inflammatory responses in pulmonary and autoimmune diseases2021
Author(s)
Ka Man Tse, Xiaotong Cui, Alexis Vandenbon, Keiko Yasuda, Takuya Uehata, Ayuko Sato, Tohru Tsujimura, Takashi Mino, Masanori Yoshinaga, Tatsusada Okuno, Yoshinari Nakatsuka, Osamu Takeuchi
Organizer
第22回日本RNA学会年会
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[Presentation] Manipulating the expressions of Regnase-1 by stem-loop-targeting-antisense oligonucleotides to counteract inflammatory diseases2021
Author(s)
Ka Man Tse, Xiaotong Cui, Alexis Vandenbon, Takashi Mino, Takuya Uehata, Keiko Yasuda, Ayuko Sato, Tohru Tsujimura, Fabian Hia, Masanori Yoshinaga, Osamu Takeuchi
Organizer
第44回日本分子生物学年会
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