2019 Fiscal Year Research-status Report
哺乳動物精子形成後期に特徴的な翻訳遅延と脱アデニル化の機構
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18K05546
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
柏原 真一 筑波大学, 生命環境系, 准教授 (00254318)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 精子形成 / 翻訳制御 / ポリ(A)鎖 / RNA結合タンパク質 / CCR4-NOT |
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| Outline of Annual Research Achievements |
精子特有の構造である凝縮した核や鞭毛などを構成するタンパク質のmRNAは、半数体前期の球状精細胞で転写され、後期の伸長精細胞で翻訳される。このような半数体特異的mRNAは、mRNA-タンパク質複合体 (mRNP) を形成することにより、約一週間の間、翻訳不活性な状態で保存される。本現象には、mRNAの3’非翻訳領域が関与していることが報告されている。しかし、このmRNA保存にかかわるRNA結合タンパク質は、いまだ明らかにされていない。また、これらmRNAが伸長精細胞で翻訳される際には、段階的な脱アデニル化中間体が形成されることを申請者は見出している。本研究では、翻訳遅延にかかわる因子の同定とその機構および脱アデニル化中間体形成のメカニズムを明らかにすることを目的とした。令和元年度においては、以下の点を明らかにした。
①前年度に候補因子として同定したRNA結合タンパク質hnRNP Uについて、動物培養細胞にてlambdaN-BoxB tethering assayの系を用いたルシフェラーゼアッセイを行った。その結果、本タンパク質は配列特異的にレポーターの活性を低下させる能力を有することが明らかとなった。
②精子形成の減数分裂前期以降では、半数体特異的mRNAの翻訳遅延に加え、すべてのmRNAの翻訳が部分的に抑制されている。この現象に関して、多くのmRNAは精巣発達に伴いmRNA量が増加するが、それに対してタンパク質量の増加の程度は低いことを明らかにした。また、本現象は前年度にその関与を検証したY-box RNA結合タンパク質の存在量と対応していた。
③脱アデニル化中間体の形成はmRNA特異的でも細胞種特異的でもなく、普遍的な現象であることが判明した。またその形成もエンドヌクレアーゼではなく、PAN2-PAN3およびCCR4-NOT脱アデニル化酵素複合体が関与することを明らかにした。
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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
前年度に同定した候補因子hnRNP Uが、実際にレポーター活性を低下させる能力を有することを明らかにした。また、半数体特異的mRNAの伸長精細胞に特有であると思われていた脱アデニル化中間体の形成が普遍的現象であることは意外ではあったが、新規の発見であり、またそのメカニズムについても知見を得ることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
①hnRNP Uの過剰発現によるmRNP形成の有無について検証する。また、本タンパク質の機能ドメインを明らかにする。
②hnRNP U以外にも候補因子を同定しており、それらの翻訳抑制能を検証する。
③これら因子の精子形成過程での存在時期を調べ、翻訳抑制が解除される伸長精細胞で消失するなどの変化を明確にする。hnRNP Uに対する抗体は、令和元年度において作製済みである。
④脱アデニル化と翻訳との関連について検討する。
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