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2021 Fiscal Year Annual Research Report

ポスト翻訳終結イベントの調節機構及びその生理病理的意義の解明

Research Project

Project/Area Number 20H03438
Research InstitutionUniversity of the Ryukyus

Principal Investigator

山下 暁朗  琉球大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (20405020)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
KeywordsmRNA分解 / mRNA翻訳 / ナンセンス変異 / mRNA監視機構 / NMD / 新生ポリペプチド
Outline of Annual Research Achievements

遺伝性疾患やがんにおける変異の約三分の一において、結果的に異常な終止コドンが生じる。異常終止コドンを有するmRNAは異常なタンパク質をコードするが、生体が有するmRNA監視機構のひとつであるNMD (nonsense-mediated mRNA decay)により積極的に分解排除されることにより、その発現が抑制される。申請者らを含む研究により異常mRNAの認識と分解の機構については大きく理解が深まった。一方で、変異mRNA由来の新生タンパク質の運命やNMD活性制御についてはほとんど分かっていない。本研究では、研究代表者がこれまでに多面的に研究を進めてきたNMD分子機構解析やNMD制御因子の新規結合タンパク質に着目し、『1) NMD制御因子の新規結合タンパク質を足がかりとした、NMDにおける異常終止コドン識別複合体形成と新生タンパク質解離・リボソーム解離の分子機の解明、2) NMD制御因子の新機能を足がかりとした、細胞ストレスがポスト異常終止コドン識別イベントに与える影響の解明』を行う。これらの解析により、NMDを標的とした革新的新規遺伝性疾患・”がん抗原となり得る変異mRNA由来の新生タンパク質発現”によるがん治療開発へ向けた基盤を確立すべく研究を行った。具体的には、細胞内在性リボソームに対する抗体を用いたTranslating Ribosome Affinity Purification (TRAP)-seq解析と新規合成RNA標識を組み合わせた改正既報の樹立を行った。さらに、構成的プロテアソーム構成因子と免疫プロテアソーム構成因子の比較を進めた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

遺伝性疾患やがんにおける変異の約三分の一において、結果的に異常な終止コドンが生じる。異常終止コドンを有するmRNAは異常なタンパク質をコードするが、生体が有するmRNA監視機構のひとつであるNMD (nonsense-mediated mRNA decay)により積極的に分解排除されることにより、その発現が抑制される。申請者らを含む研究により異常mRNAの認識と分解の機構については大きく理解が深まった。一方で、変異mRNA由来の新生タンパク質の運命やNMD活性制御についてはほとんど分かっていない。本研究では、研究代表者がこれまでに多面的に研究を進めてきたNMD分子機構解析やNMD制御因子の新規結合タンパク質に着目し、『1) NMD制御因子の新規結合タンパク質を足がかりとした、NMDにおける異常終止コドン識別複合体形成と新生タンパク質解離・リボソーム解離の分子機の解明、2) NMD制御因子の新機能を足がかりとした、細胞ストレスがポスト異常終止コドン識別イベントに与える影響の解明』を行う。これらの解析により、NMDを標的とした革新的新規遺伝性疾患・”がん抗原となり得る変異mRNA由来の新生タンパク質発現”によるがん治療開発へ向けた基盤を確立すべく研究を行った。具体的には、細胞内在性リボソームに対する抗体を用いたTranslating Ribosome Affinity Purification (TRAP)-seq解析と新規合成RNA標識を組み合わせた改正既報の樹立を行った。さらに、構成的プロテアソーム構成因子と免疫プロテアソーム構成因子の比較を進めるなど、研究は順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

NMD制御因の阻害、変異体高発現、RNAiによるノックダウンと新規レポーター用い、ナンセンス 異を有するmRNA由 の新生タンパク質のリボソームからの解離やリボソームのmRNAからの解離にNMD制御因子関わる可能性を以下の3つの実 系を用いて検討する。これまでに、mRNA監視機構における異常終止コドン識別後のmRNA分解制御機構について解明を進めてきた。その過程で、1) p53をモデルとし、翻 が機能ドメイン途中における 異により終結した場合、新生タンパク質はプロテアソーム依存的に分解され、安定に存在できないこと(未発表)、2)NMD制御因子結合タンパク質として、シャペロン関連分子、プロテアソーム構成因子、リボソーム解離因子を見いだした(未発表)。これに加え、3) 独自にNMD制御因子SMG1阻害 を同定している(未発表)。本年度は、作成する新生タンパク質レポーターと1)~3)の独自の実 材料を用いた解析を行う。また、マウスモデルにおけるNMD阻害法の検討を進める。

  • Research Products

    (7 results)

All 2022 2021

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 3 results) Presentation (2 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Deficiency of the kidney tubular angiotensin II type1 receptor?associated protein ATRAP exacerbates streptozotocin-induced diabetic glomerular injury via reducing protective macrophage polarization2022

    • Author(s)
      Haruhara Kotaro、Suzuki Toru、Wakui Hiromichi、Azushima Kengo、Kurotaki Daisuke、Kawase Wataru、Uneda Kazushi、Kobayashi Ryu、Ohki Kohji、Kinguchi Sho、Yamaji Takahiro、Kato Ikuma、Ohashi Kenichi、Yamashita Akio、Tamura Tomohiko、Tsuboi Nobuo、Yokoo Takashi、Tamura Kouichi
    • Journal Title

      Kidney International

      Volume: 101 Pages: 912~928

    • DOI

      10.1016/j.kint.2022.01.031

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effects of tumor necrosis factor-α inhibition on kidney fibrosis and inflammation in a mouse model of aristolochic acid nephropathy2021

    • Author(s)
      Taguchi Shinya、Azushima Kengo、Yamaji Takahiro、Urate Shingo、Suzuki Toru、Abe Eriko、Tanaka Shohei、Tsukamoto Shunichiro、Kamimura Daisuke、Kinguchi Sho、Yamashita Akio、Wakui Hiromichi、Tamura Kouichi
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 11 Pages: 23587

    • DOI

      10.1038/s41598-021-02864-1

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Distinct RNA polymerase transcripts direct the assembly of phase-separated DBC1 nuclear bodies in different cell lines2021

    • Author(s)
      Mannen Taro、Goto Masato、Yoshizawa Takuya、Yamashita Akio、Hirose Tetsuro、Hayano Toshiya
    • Journal Title

      Molecular Biology of the Cell

      Volume: 32 Pages: ar33

    • DOI

      10.1091/mbc.E21-02-0081

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Tissue-specific expression of the SARS-CoV-2 receptor, angiotensin-converting enzyme 2, in mouse models of chronic kidney disease2021

    • Author(s)
      Tsukamoto Shunichiro、Wakui Hiromichi、Azushima Kengo、Yamaji Takahiro、Urate Shingo、Suzuki Toru、Abe Eriko、Tanaka Shohei、Taguchi Shinya、Yamada Takayuki、Kinguchi Sho、Kamimura Daisuke、Yamashita Akio、Sano Daisuke、Nakano Masayuki、Hashimoto Tatsuo、Tamura Kouichi
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 11 Pages: 16843

    • DOI

      10.1038/s41598-021-96294-8

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] mRNA翻訳による生命現象制御の新展開2021

    • Author(s)
      山下 暁朗、藤原 俊伸
    • Organizer
      第44回 日本分子生物学会年会
  • [Presentation] mRNA監視機構制御因子SMG1キナーゼによる酸化ストレス応答制御機構2021

    • Author(s)
      山下 暁朗
    • Organizer
      第44回 日本分子生物学会年会
  • [Book] 疾患原因遺伝子・タンパク質の 解析技術と創薬/診断技術への応用~エピゲノム、トランスクリプトーム、マルチオミクス、オープンデータベースの利活用~2022

    • Author(s)
      藤本明洋ら 86人
    • Total Pages
      530
    • Publisher
      技術情報協会
    • ISBN
      978-4-86104-877-7

URL: 

Published: 2022-12-28  

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