2020 Fiscal Year Annual Research Report
哺乳動物ｍRNAのキャップ構造特異的なN6メチルアデノシン修飾の生合成と機能解析
| Project/Area Number |
20J30002
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
穐近 慎一郎 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(PD)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2023-03-31
|
| Keywords | RNA / キャップ / RNA結合タンパク質 / RNA修飾 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
N6-メチルアデノシン(m6A)修飾は真核生物のmRNAに豊富な化学修飾であり、内部におけるm6A修飾はmRNAの安定性や翻訳を制御することで細胞の様々な機能に関与している。一方で脊椎動物では5'cap構造に続く1塩基にもm6A修飾が存在するが、その生合成や生理学的な意義は未解明であった。申請者はこれまでの研究過程において生合成を担う遺伝子(CAPAM)を同定し、cap構造におけるm6A修飾形成過程を解明した。また生理学的な意義として細胞の酸化ストレス応答に関与していること、およびm6A修飾がmRNAの翻訳効率を向上していることを見出した。
本研究ではm6A修飾がどのような遺伝子の発現を制御することで細胞の酸化ストレス応答に寄与しているのか、またm6A修飾がどのような因子を介してmRNAの翻訳効率に寄与しているのかを解明することで、cap構造におけるm6A修飾の意義の解明を目指す。
本年度は、まずm6A修飾がmRNAの翻訳効率に寄与する機構としてmRNAの核外輸送に着目し、それを検証するための実験手法の最適化を進めた。またm6A修飾を特異的に認識するRNA結合タンパク質の候補を得ていたため、実際に候補タンパク質がm6A修飾の有無に応じて細胞内のmRNAに結合しているのかの検証を行うための実験手法の検討を行った。
またCOVID-19の感染拡大に考慮して、新型コロナウイルスのRNAメチル化酵素の阻害剤の探索も並行して行った。共同研究を行い、すでに約20万化合物からのスクリーニングを終え、複数のリード化合物を得ている。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
m6Am修飾がmRNAの翻訳効率に寄与するメカニズムとして、m6Am修飾がmRNAの核外移行に関与する可能性に着目した。その発想のもと、細胞を核および細胞質に分画し、それぞれの画分に含まれるmRNAを解析するための分画方法を検討し、決定することが出来た。またm6Am修飾に特異的に結合するタンパク質の解析として、タンパク質を細胞から免疫沈降によって精製し、共沈したRNAを解析するための実験手法を検討し定めた。さらに、U snRNAにおいていったん導入されたm6Am修飾がFTOによって脱メチル化されているという興味深い現象に着目し、CAPAMおよびFTOのノックアウト細胞を構築し、実際にU snRNAにおけるm6Am修飾の状態を確認することに成功した。以上のように今後の研究に向けた研究材料および研究手法の準備を進めることに成功した。
また新たに開始した新型コロナウイルスのRNAメチル化酵素の阻害剤の探索では、すでに約20万化合物からのスクリーニングを終え、複数のリード化合物を得ている。また高次評価のための実験系の構築も進めており、コロナ禍に対応するように迅速に結果を得ることが出来ている。
|
| Strategy for Future Research Activity |
今後は前年度で構築した研究材料および研究手法を用いて、m6Am修飾の機能を直接解析するための次世代シーケンシング解析を進める。具体的には前年度に調整したRNAサンプルから次世代シーケンシング解析のためのライブラリーを調製し、シーケンシングを外部機関に受注する。得られたデータの解析を自身で行い、どのような遺伝子が特異的に検出されているのかを解析する。
また新型コロナウイルスのRNAメチル化酵素の阻害剤の探索においては、前年度に構築した様々な高次評価系を用いてリード化合物の評価を行い、将来的に治療薬の開発に繋がるような化合物の提示および最適化を目指す。
|
Research Products
(1 results)
