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
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20H03438
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| Research Institution | University of the Ryukyus |
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Principal Investigator |
山下 暁朗 琉球大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (20405020)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | mRNA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 |
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| 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。
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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
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。
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| 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。
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