2022 Fiscal Year Research-status Report
日本発の革新的バイオ医薬開発を目指した細胞内RNA機能の制御機構の解明と創薬応用
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21K18214
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
佐藤 慎一 京都大学, 化学研究所, 准教授 (70534478)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
萩原 正規 弘前大学, 理工学研究科, 准教授 (40403000)
勝田 陽介 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 准教授 (50632460)
福田 将虎 福岡大学, 理学部, 准教授 (90526691)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2025-03-31
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| Keywords | 機能性RNA / 核酸 / 小分子化合物 / ケミカルバイオロジー / ビッグデータ / RNA編集 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
【研究の目的と実施計画】 本研究では，RNA編集が担う新規タンパク質翻訳制御機構の発見と革新的な核酸医薬設計法の確立を目標に挙げる．目標①：タンパク質翻訳に影響するアデニンからイノシンへのRNA編集（A-to-I RNA編集）により形成されるイノシン含有G-quadruplex構造 (iG4構造)の大規模探索を行う．RNA編集によるmRNA構造制御とそれに伴うタンパク質翻訳制御の機構の解明は，タンパク質翻訳制御機構に新たな学術概念を与える．目標②：DNA origami技術を利用してmRNA上のG4構造を近接させることで超安定高次構造を誘導する標的mRNA選択的な新規遺伝子ノックダウン法を確立し、革新的な核酸医薬創出に繋げる．
【実績】
研究課題を遂行するための第一歩である目標①を達成するために，網羅解析によるビッグデータの取得を試みた．A-to-I RNA編集により誘導されるiG4構造の中で，タンパク質翻訳に影響するiG4構造を探索するために，採択者自身が開発したRNA G-quadruplex結合小分子化合物RGB-1を利用した．また，細胞内で行われる内在性mRNAのA-to-I RNA編集を増強または抑制するために，A-to-I RNA編集酵素ADARの過剰発現細胞およびノックダウン細胞を利用した． 本年度は、実験条件検討により遅れていた２つの網羅解析（RNA seq.解析・プロテオーム解析）について、ADAR1・ADAR2の過剰発現細胞およびノックダウン細胞にRGB-1を処理した細胞を回収し，細胞抽出液を作製後，iTRAQプロテオーム解析によりタンパク質発現量を比較した． また，同一の細胞抽出液からtotal RNAを調整して，RNA seq.解析を行い，mRNA発現量を比較した．
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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
タンパク質翻訳に影響するA-to-I RNA編集により形成されるイノシン含有G-quadruplex構造 (iG4構造)の大規模探索を行うため，A-to-I RNA編集酵素ADARの過剰発現細胞およびノックダウン細胞の作製し，その細胞をRGB-1で処理した後に，回収した細胞抽出液からRNA seq.解析とプロテオーム解析を済ませ、候補となるmRNAを選出できている．
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| Strategy for Future Research Activity |
RNA seq.解析とプロテオーム解析から得られた２つのビッグデータを組み合わせた再解析により見出した，A-to-I RNA編集酵素ADARによる編集により誘起されると予想されるイノシン含有G-quadruplex構造 (iG4構造)について、A-to-I RNA編集によるmRNAの高次構造変化およびタンパク質発現制御能を評価する．サイエンスの現在の動向を踏まえても極めて高いインパクトがあるため，2つのビッグデータから導き出されたiG4構造の機能を解析できれば，国際的に評価の高い科学論文への投稿が期待できる．
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| Causes of Carryover |
A-to-I RNA編集酵素ADARの過剰発現細胞およびノックダウン細胞の作製し，その細胞をRGB-1で処理した後に回収した細胞抽出液からRNA seq.解析とプロテオーム解析を済ませた．しかし、Duplicateのアッセイの一つのコントロールサンプルの解析に明らかな不具合があり、再解析の必要があったためサンプルの調整を含めた再解析が必要となった。そのため、予定していたRNA seq.解析とプロテオーム解析から得られた２つのビッグデータを組み合わせた，再解析が翌年度に持ち越しとなった．今後、再解析後，A-to-I RNA編集酵素ADARによる編集により誘起されるイノシン含有G-quadruplex構造 (iG4構造)を網羅的に発見する予定である。
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