2014 Fiscal Year Annual Research Report
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26220205
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
鈴木 勉 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20292782)
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| Project Period (FY) |
2014-05-30 – 2019-03-31
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| Keywords | RNA修飾 / N4アセチルシチジン / rRNA / リボソーム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
N4アセチルシチジン（ac4C）は真核生物、バクテリア、アーキアのすべての生物のrRNAやtRNAに見られるRNA修飾であり、リボソームの生合成や遺伝暗号の正確な解読に寄与することが知られている。私たちはバクテリアtRNAにac4Cを導入するTmcAを発見し、ac4C形成にはアセチルCoAとATPを基質にすることなどを見出している(EMBO J. 2008)。今年度、私たちは、18S rRNAの1773位にac4Cが存在することを見出した。またTmcAの酵母ホモログであるKRE33が、この位置のac4C修飾酵素であることを明らかにし、RRA1と命名した。RRA1は必須遺伝子であり、温度感受性変異株の解析から、RRA1はrRNA前駆体のプロセシングおよび40Sサブユニットの成熟に必須であることを明らかにした。また組換えRRA1を用い、アセチルCoAとATP存在下で、ac4C1773を再構成することに成功した。さらに、RRA1は核内アセチルCoAの濃度を感知することで18S rRNAのプロセシングを制御する可能性を示した（JBC, 2014a, JBC誌のBEST of 2014を受賞)。さらに、RRA1のヒトホモログであるNAT10が18S rRNAの1842位にac4Cを導入することを示し、NAT10はrRNAのプロセシングおよび40Sサブユニットの生合成に重要な役割を担っていることを明らかにした(JBCb, 2014)。
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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
今年度は、18S rRNAに存在するac4Cの修飾酵素RRA1/NAT10を同定し、二報の論文として報告した。最初の論文はJBC誌におけるRNA部門のBEST of 2014を受賞しており、この研究テーマにおける主導権を得たと考えている。すでに複数のグループから共同研究の依頼が来ており、今後この研究が大きく展開する可能性を感じている。
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| Strategy for Future Research Activity |
新規のRNA修飾構造を同定し、生合成機構と機能解析を行う。tRNA中に見出された新規RNA修飾を同定するために、往復循環クロマトグラフィー法によるtRNA の単離精製とRNA-MS およびNMRを用いた修飾構造の解析を行う。特に、バクテリアtRNAおよび葉緑体tRNAから見出された新規修飾体の構造解析および生合成機構の解析を行う。
呼吸鎖異常症の原因遺伝子であるMTO1とGTPBP1はミトコンドリアtRNAのタウリン修飾酵素であることが予想されている。MTO1変異を持った患者由来細胞およびMTO1ノックアウトマウス由来のES細胞、さらにはCRISPR/Cas9でGTPBP1をノックアウトした細胞から、ミトコンドリアtRNAを単離し、タウリン修飾の有無を調べる。また、組換えMTO1とGTPBP1を用いたタウリン修飾の再構成実験にも挑戦する。GTPBP1ノックアウト細胞の表現型を調べることで、タウリン修飾の欠損が及ぼすミトコンドリアの機能異常を生化学的に解析する。 また私たちは、非症候性X連鎖知的障害の原因遺伝子であるFTSJ1が tRNA のメチル化修飾酵素であることを突き止めているが、実際に、FTSJ1の欠損によりタンパク質合成の異常を引き起こす可能性について検証を行う。
RRA1/NAT10はヒストンやチューブリンなどタンパク質のリジン残基をアセチル化する酵素であると言われてきたが、昨年度、私たちはRRA1/NAT10が18S rRNAをアセチル化しN4アセチルシチジン(ac4C)を形成するRNA修飾酵素であることを報告した。さらに、RRA1/NAT10は18S rRNAのプロセシングに必須であり、核内アセチルCoAの濃度を検知してリボソームの生合成を調節する因子である可能性を示した。今年度はさらに、RRA1/NAT10がtRNAのac4C修飾形成に関わる可能性について探求する。また、ケミカルバイオロジー的な手法とRNA-seqを組み合わせた手法を開発し、mRNAやncRNA上のac4C修飾の探索を行う予定である。
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Research Products
(17 results)
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[Journal Article] Defining fundamental steps in the assembly of Drosophila RNAi enzyme complex2015
Author(s)
Iwasaki, S., Sasaki, H. M., Sakaguchi, Y., Suzuki, T., Tadakuma, H. and Tomari, Y.
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Journal Title
Nature
Volume: 521
Pages: 533-536
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Rectifier of aberrant mRNA splicing recovers tRNA modification in familial dysautonomia2015
Author(s)
Yoshida, M., Kataoka, N., Miyauchi, K., Ohe, K., Iida, K., Yoshida, S., Nojima, T., Okuno, Y., Onogi, H., Usui, T., Takeuchi, A., Hosoya, T., Suzuki, T. and Hagiwara, M.
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Journal Title
Proc. Natl. Acad. Sci. USA.
Volume: 112
Pages: 2764-2769
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Cdk5rap1-mediated 2-methylthio modification of mitochondrial tRNAs governs precise mitochondrial protein translation and contributes to myopathy in mice and humans2015
Author(s)
Wei, F., Zhou, B., Suzuki, T., Miyata, K., Ujihara, Y., Takahashi, N., Xie, P., Michiue, H., Fujimura, A., Kaitsuka, T., Matsui, H., Koga, Y., Mohri, S., Suzuki, T., Oike, Y. and Tomizawa, K.
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Journal Title
Cell Metabolism
Volume: 21
Pages: 428-442
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Discovery of the β-barrel-type RNA methyltransferase responsible for N6-methylation of N6-threonylcarbamoyladenosine in tRNAs2014
Author(s)
Kimura, S., Miyauchi, K., Ikeuchi, Y., Thiaville, P.C., de Crecy-Lagard, and Suzuki, T.
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Journal Title
Nucleic Acids Res
Volume: 42
Pages: 9350-9365
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] A single acetylation of 18S rRNA is essential for biogenesis of the small ribosomal subunit in Saccharomyces cerevisiae2014
Author(s)
Ito, S., Akamatsu, Y., Noma, A., Kimura, S., Miyauchi, K., Ikeuchi, Y., Suzuki, T. and Suzuki, T
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Journal Title
J. Biol. Chem.
Volume: 289
Pages: 26201-26212
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Human NAT10 is an ATP-dependent RNA acetyltransferase responsible for N4-acetylcytidine formation in 18S rRNA2014
Author(s)
Ito, S., Horikawa, S., Suzuki, T., Kawauchi, H., Tanaka, Y., Suzuki, T. and Suzuki, T.
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Journal Title
J. Biol. Chem.
Volume: 289
Pages: 35724-35730
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] 5-Hydroxymethylcytosine Plays a Critical Role in Glioblastomagenesis by Recruiting the CHTOP-Methylosome Complex2014
Author(s)
Takai, H., Masuda, K., Sato, T., Sakaguchi, Y., Suzuki, T., Suzuki, T., Koyama-Nasu, R., Nasu-Nishimura, Y., Katou, Y., Ogawa, H., Morishita, Y., Kozuka-Hata, H., Oyama, M., Todo, T., Ino, Y., Mukasa, A., Saito, N., Toyoshima, C., Shirahige, K. and Akiyama, T.
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Journal Title
Cell Reports
Volume: 9
Pages: 48-60
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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