2021 Fiscal Year Annual Research Report
Comprehensive understanding of mechanisms underlying the piRNA pathway
| Project/Area Number |
19H05466
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
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)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-23 – 2024-03-31
|
| Keywords | piRNA / トランスポゾン / PIWI / サイレンシング / 生殖 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
[RP-1]piRNA生合成因子Shu、Gasz/Daed複合体、Minoの解析を進めた。Shuは、piRNAに結合する前のPiwiに結合し、Yb bodyというpiRISC前駆体を形成する場に運び、そこに待機するSoYB/Vret複合体に引き渡す役割を担うことが明らかになった。DaedはGaszの安定性を高める因子であること、DaedのSAM ドメインの機能を明らかにした。Minoのミトコンドリアへの局在に必要なドメインを同定した。生殖系体細胞のpiRNA増幅はL(3)mbtが制御しているが、その補因子を同定しLint-Oと名づけた（Yamamoto-Matsuda et al. 2022）。[RP-2] piRNA生合成因子Papiのリン酸化がpiRNA生合成の制御に重要であること、また、そのリン酸化の責任因子がPar1であることを明らかにした（Yamada et al. 2022）。piRNA生合成因子Maelの機能解析を進めMaelはSpn-E、Qinと共に一群のnuageと呼ばれるオルガネラを形成し、piRNA生合成に寄与することを見出した（Namba et al. 2022）。piRNA生合成因子VasaのRNA結合と自己会合の両者がVasa bodyの形成に必須であることを見出した。Vasa bodyは相分離を介して形成される。また、VasaはpiRNAの前駆体となるトランスポゾン mRNAに好んで結合することが見出された。[RP-4] piRNA因子Armi とGasz/Daed複合体の立体構造解析を進めた。因子の精製条件の検討を行った。[RP-5] マウス胎児期生殖細胞のクロマチン動態に関与する因子としてMorc1を同定した。Morc1の有無によるクロマチン動態変化、RNA発現の変化を解析したところ、Miwi2との関連が見出された。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本年度は学術論文を６報発表した。１報は総説で、EMBO Reportsからの招待を受けて執筆した（Onishi et al. 2021）。令和２年度の実績報告書では、Lint-O変異体では脳腫瘍は見出されなかったと記載したが、その後の解析によりLint-O変異体も脳腫瘍を引き起こすことが判明した（Yamamoto-Matsuda et al. 2022）。L(3)mbtの欠損はLint-Oの不安定化を導くが、Lint-Oの欠損はL(3)mbtの不安定化を導かない。L(3)mbtはLint-O以外の因子、例えばLint-1とも結合し標的遺伝子の発現を制御する。Lint-O変異体ではL(3)mbtはLint-1やその他の補因子と機能しているにも関わらず脳腫瘍を形成したことから、L(3)mbtよりもLint-Oの方が脳腫瘍形成阻止の活性が強いことが示唆された。SpringerトランスポゾンのL(3)mbt遺伝子への挿入が新たなL(3)mbt isoformの発現に繋がっていること、また、Springerと宿主遺伝子間で異種間スプライシングが起こっていることを見出した。同現象が他の遺伝子でも起こっている可能性がある。新L(3)mbt isoformは従来のL(3)mbtに比べ分子量が小さいが機能は保存されており哺乳動物L(3)mbtへ高い相同性を示す。進化の過程の一端を表しているのかもしれない。Minoのミトコンドリアへの局在ドメインはalpha helixをとることが判明した。この領域はリン脂質の分解に働く因子に見られるが、Minoのドメインはその活性は失っているもののリン脂質には結合することが見出された。その性質がミトコンドリア局在に関わる可能性が考えられた。piRNA研究から思いもよらなかった方向性が派生しつつある。
|
| Strategy for Future Research Activity |
[RP-1] Gasz/Daed複合体の機能に関しては、DaedのSAM ドメインがArmiとの結合に寄与する可能性が見られており、その検証を行う。Daedはショウジョウバエにしか見られない。進化的な側面から、Daedのショウジョウバエ特異性の意義を明らかにする。Minoのミトコンドリア局在はリン脂質を介するものであることが示唆されたため、その検証実験を進める。L(3)mbtに結合する因子でLint-O以外の因子を同定する。L(3)mbtはVasa遺伝子の発現を抑制するがそれを指標に新たな因子を同定する。すでにL(3)mbtのIPによって候補因子は得られているため、その解析を進める。並行してLint-O変異体の解析をさらに展開する。[RP-2]現在、piRNA生合成因子Qinに関する研究を進めている。BmN4細胞が発現する大半のpiRNAはSpn-E依存的に生成されるが、一部のpiRNAの生成はQin特異的に起こる。この２つの生合成機構の違いを分子レベルで明らかにすると共に、Qin依存的に起こるpiRNA生合成の生理学的意義を理解する。Vasaは核と細胞質を行き来することが見出された。その生理学的意義を理解するための解析を進める。また、VasaのNLS及びNESを同定する。Rhiは生殖細胞のpiRNAクラスタを決定する因子であると報告されているが、その仕組みは不明であるため、それを解決する。[RP-4] piRNA因子Armi とGasz/Daed複合体の立体構造解析を進める。[RP-5]Morc1は４種類のドメインを持つが、各々のドメインの役割分担は不明であるため、その解析を進める。また、Morc1とMiwi2との相互作用実験を行う。
|
