2021 Fiscal Year Annual Research Report
Analysis of temporal and spatial control of mRNA translation that is mediated by subcellular structures and novel RNA processing
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21H02398
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
小谷 友也 北海道大学, 理学研究院, 准教授 (70419852)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 雄広 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (50383774)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 卵母細胞 / mRNA / 翻訳制御 / 細胞内微細構造 / RNAプロセシング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
動物の受精卵は、翻訳を抑制した数千種類の mRNA を順次決まった時期に翻訳し、発生現象を進行する。しかし、それぞれの mRNA の翻訳の重要性と、その翻訳を正確に制御する仕組みはほとんど分かっていない。本研究は、受精後の個体発生において翻訳制御が果たす役割と、これら一連の生命現象における翻訳制御システムの原理を解き明かすことを目的とする。本年度は、脊椎動物の発生に必須の Pou5f3 タンパク質をコードする pou5f3 mRNA について、その翻訳制御機構を細胞内微細構造を中心に研究した。我々は、pou5f3 mRNA が卵母細胞の細胞質で顆粒状構造をとること、また、その構造は受精後の卵割期においても維持されることを見出していた。ウェスタンブロットの結果から、Pou5f3 タンパク質は卵割期において発現量を大幅に増幅することが示された。従って、顆粒構造は翻訳の抑制から翻訳の活性化を通して維持されることになる。次に、pou5f3 mRNA の翻訳が顆粒内で起こるか否かを検証した。初めに、翻訳が活発なポリソームの存在部位を Ribopuromycylation 法で検出した結果、受精後の時間経過とともに pou5f3 が形成する RNA 顆粒と部分的に重なるようになった。次に、Piro-PLA 法で新規に合成される Pou5f3 タンパク質を検出した結果、顆粒内でシグナルが検出された。以上の結果は、pou5f3 mRNA が胚発生過程で顆粒構造のまま翻訳されることを示す。本年度の成果から、受精後に翻訳される mRNA の新規の翻訳制御機構の存在が示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本年度までに、pou5f3 mRNA が卵形成過程で翻訳を抑制され、受精後の卵割期に翻訳を活性化されることを明確に示すことに成功した。さらに、この mRNA は、卵形成過程では抑制型の顆粒を、受精後には活性型の顆粒を形成することを初めて示した。発生における翻訳活性型の顆粒構造の存在、及び、特定のタンパク質の合成の場を世界で初めて捉えることに成功した。以上の理由から、上記の評価となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度までに、翻訳抑制型の RNA 顆粒が翻訳活性型の顆粒へと変化することを示すに至った。しかし、この変化がどのようにもたらされるのか、顆粒構造を維持しながら翻訳を活性化する意義はどのようなものか、など不明のままである。さらに、本研究では pou5f3 mRNA の 3'末端の削除と翻訳制御機構との関係解明も目的としている。今後、これらの課題について詳細な解析を進める予定である。
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