2020 Fiscal Year Annual Research Report
全身性RNAiに関わる小胞輸送制御分子の作用機序の解明
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20H03422
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| Research Institution | Tokyo Women's Medical University |
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Principal Investigator |
三谷 昌平 東京女子医科大学, 医学部, 教授 (90192757)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 線虫 / 全身性RNA干渉 / 亜鉛輸送体 / Rab GAP |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、RNA干渉（RNAi）が細胞間で伝播する現象に焦点を当て、それに関わる小胞輸送分子の機能解析を行う。線虫で最初に見つかった全身性RNAi（ある組織でRNAiが起こると別の組織に同様の効果が伝播すること）の分子細胞メカニズムとその生理学的意義の解明を目指している。我々はこの現象に関与する新たな分子を線虫を用いて多数発見しているが、その中で亜鉛トランスポーターとRab GAPタンパク質に焦点を当てて、その作用のメカニズムを線虫遺伝学を利用して解析している。（テーマ１）亜鉛トランスポーターの細胞内局在について、GFPレポーターを用いて調べたところ、主に後期エンドソームなどに局在していることが分かった。これは、亜鉛トランスポーターが元々RSD-3というENTHドメインを持つ小胞輸送タンパク質変異体のサプレッサーで同定されたが、その分子の局在と似ていることから、近傍で作用していることを示唆する。また、この分子の解析を通して、他の亜鉛依存性タンパク質の変異体でも全身性RNA干渉の作用が変化したことから、これらが亜鉛を介して相互作用している可能性を示唆する。今後、この関係をより詳細に解析する予定である。（テーマ２）TBCドメインはRab GAP活性を持つことが知られるが、そのうちの一つが全身性RNAiの減弱を呈することから解析を始めた。他の全身性RNAiに関わるエンドソーム分子の１つSID-5の変異体との二重変異体ではさらに強い全身性RNAi干渉の異常が観察された。さらに、我々が発見した新規分子（これをREXD-1と名付けた）との三重変異体では餌を介する全身性RNA干渉欠損であった。一方、線虫の擬体腔にdsRNAをインジェクションすると、RNAiは正常に起こった。REXD-1などは放出に関わっていると考えられる。
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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
RNA干渉の際のdsRNAが細胞内外でどのように輸送されているかは断片的な理解しかできていない。我々の研究で分泌に関わる経路（３種類あると思われ、それらが冗長的に働き得る）の全体像を解明する糸口を掴んだ。外国の研究室が冗長的な輸送経路を持つが故にクリアカットなデータを出すことができず、解明が遅れているところを我々の研究で突破できる可能性が視野に入った。亜鉛輸送体の作用については、遺伝学解析によって機能的に相互作用する分子がとても多数見つかった。これまでこの分野で他の研究室で出されている論文の記載数と比較しても数が多すぎてお互いの関係が詰めきれていない。しかし、新規分子としては相当数が見つかったので、お互いの関係を明らかにできるのは時間の問題であると期待している。亜鉛輸送体の系は、どちらかというと細胞内での移動や細胞外からの取り込みに関わっていることが想像されるので、テーマ１とテーマ２を合わせると我々の研究はこの生命現象の根本的な理解を進める重要な貢献となると期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
進捗状況で記載したように、dsRNAの放出（他の組織への伝播に重要）とdsRNAの取り込みと細胞内での移動の両方が解明されつつある。表現型を呈する遺伝子は多数同定されたので、相互関係からそれぞれの分子の作用の関係を解明する。見つかった分子の生化学的な性質は個々には知られているケースが多いので、作用の仕組みを推測し、仮説を実験的に検証する（例えば、タンパク質１はタンパク質２の酵素反応の基質であるなど）ことで、真の分子細胞メカニズムの解明に繋がることが期待される。これらの知識の過程ですでに、ある分子の機能低下ではRNA干渉が強く起こるとか逆に起こらなくなるなどの情報が得られている。分子機能を抑制することでRNA干渉が強力になるような分子は創薬の標的となり得るので、より詳細な解析を行うと共に、ヒト細胞での作用を確認することが重要と思われる。
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