2022 Fiscal Year Annual Research Report
Visualization of specific RNA secondary structures in vivo
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20K15417
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
朝光 世煌 国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 訪問研究員 (70849091)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | RNA高次構造 / 神経細胞 / 分子プローブ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
細胞内のRNAは、塩基配列や化学修飾に基づいて適切な高次構造をとることで機能を発揮することができる。RNA高次構造はワトソン・クリック塩基対を基本要素として作られるものが多い一方で、連続したグアニンを豊富に含む配列では、グアニン四重鎖 (以下、G4)と呼ばれる”非ワトソン・クリック型”の高次構造を組むことが明らかになっている。G4構造はヒトのトランスクリプトームに約4,000箇所存在しRNAの代謝プロセスに関与することが報告されている。G4構造はがん・遺伝子疾患・神経疾患の病態に関与することが指摘されている一方で、中枢神経系における生理機能の大部分は未だ解明されていない。本研究では神経細胞・マウス脳を研究対象とし、生体内でG4構造を探索可能なツールの開発とそれを用いたG4構造の分子神経科学的役割の解明を目指した。
昨年度までの研究において、G4構造を認識する一本鎖抗体を基盤とした新規ペプチドプローブを駆使することにより、G4構造を含むmRNAがストレス顆粒に集積しやすいことを見出した。この結果は種々の生化学実験及びバイオインフォマティクス解析により裏付けることができた。最終年度では、G4構造がストレス顆粒に集積する生理学的意義の解明を目指し、マウスの初代神経細胞を用いて電気生理学的解析を実施した。G4構造依存的なストレス顆粒の形成を阻害した条件において、自発性の興奮性シナプス後電流の測定によりシナプス伝達に異常が生じることが分かった。またこの実験結果を支持するように、酸化ストレス存在下においてG4構造依存的なストレス顆粒の形成阻害により神経細胞死が促進することもわかった。すなわち、トランスクリプトームに豊富に存在するG4構造は、機能的なストレス顆粒の形成を介して神経細胞の細胞恒常性に重要な役割を担っていることが示唆された。
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