Nobel RNA modification in bacteria and its pathophysiological significance

2021 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21H02731
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 富澤 一仁 熊本大学, 大学院生命科学研究部(医), 教授 (40274287)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 細菌 / RNA修飾 / 形質転換

Outline of Annual Research Achievements

RNA修飾研究は、エピゲノムの次の研究分野として注目されている。RNA修飾の特徴は、100種類以上の多彩な化学修飾が存在し、RNA機能を制御していることである。我々は、RNAの代謝産物である修飾ヌクレオシド（m6A）がアデノシンA3受容体の真のリガンドであることを明らかにした。細菌のRNA修飾はほぼすべて同定されていると考えられていたが、我々は細菌が免疫細胞に貪食されると、従来報告されていない新規メチル化修飾が出現することを発見した。そこで、細菌は、ある環境下ではヌクレオシドを直接修飾するのではとの着想に至った。そこで本研究では、①. 高次構造を有さないヌクレオシドを修飾する酵素は実在するのか？その酵素は何か？　②. 細菌における新規ヌクレオシドの修飾の意義は何か？　③. 新規修飾ヌクレオシドが生理活性物質として機能するか？もし機能するなら受容体は何か？という問いに答える研究を実施した。
今年度は以下の研究を実施した。
① 新規修飾酵素の同定・・・大腸菌全遺伝子ノックアウトライブラリーの各大腸菌をヒト単球由来細胞株（THP-1）と共培養し、培地中の新規修飾ヌクレオシドについて測定し、新規修飾ヌクレオシドが検出されないノックアウト大腸菌株を同定した。同定したノックアウト大腸菌株に、飾酵素の遺伝子を大腸菌に形質転換し、新規修飾ヌクレオシドが見られるかレスキュー実験を行ったところ、修飾が回復した。
②新規修飾ヌクレオシドのヒトにおける受容体探索・・・これまで培ったリガンド同定技術を応用し、細菌由来の新規修飾ヌクレオシドの各受容体への結合能・活性化能を評価するために、今年度はアッセイ系の構築を行った。

Current Status of Research Progress

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

Reason

計画書に記載している計画を順調に実施することが出来た。

Strategy for Future Research Activity

計画書に記載している研究計画どおりに研究を遂行する。

Research Products

• [Journal Article] Extracellular N6-isopentenyladenosine (i6A) addition induces co-transcriptional i6A incorporation into ribosomal RNAs. (2022)
  • Author(s): Yakita M, Chujo T, Wei FY, Hirayama M, Kato K, Takahashi N, Naganuma K, Nagata M, Kawahara K, Nakayama H, Tomizawa K.
  • Journal Title: RNA Volume: 28 Pages: in press
  • DOI: 10.1261/rna.079176.122.
  • Peer Reviewed