Elucidation of molecular mechanisms of RNA silencing

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26291010
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 西増 弘志 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (00467044)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: RNA

Outline of Annual Research Achievements

PIWIタンパク質は動物の生殖組織に発現し、piRNA（PIWI-interacting RNA）とpiRISC（piRNA-induced silencing complex）を形成し、トランスポゾンに由来するRNAを抑制することによりゲノム情報を次世代に正確に伝える役割を担う。PIWIタンパク質の作動機構は多彩であり、ショウジョウバエに由来するPIWIタンパク質（Piwi）は核において、リンカーヒストンH1と結合し、トランスポゾン抑制に関与することが示唆されているが、その分子機構は不明である。本研究では、piRISCの作動機構の解明をめざし、ショウジョウバエ由来Piwiの結晶構造解析を推進した。抗Piwi抗体を固定化したセファロース担体を用いてOSC細胞抽出液からPiwiを回収し、プロテアーゼ処理を行い、Piwiのコア領域を単離し、カラムクロマトグラフィーにより高純度に精製した。ゲルろ過カラムクロマトグラフィーの結果、精製したPiwiには内在性のpiRNAが結合しており、Piwi-piRISCを形成していることが明らかになった。Piwi-piRISCを結晶化し、その結晶構造を3Å分解能で決定した。カイコ由来PIWIタンパク質（Siwi）と同様に、Piwiは4つのドメイン（N，PAZ，MID，PIWI）とそれらをつなぐリンカードメイン（L0，L1，L2）から構成され、2つのローブからなる構造をとっていた。piRNAの5’末端はMID/PIWIドメインに金属イオンを介して結合していた。一方、Siwiと異なりPiwiのPAZドメインはフレキシブルであることが示唆された。さらに、Siwiとの構造比較から、MID-PIWIローブに対するN/PAZドメインの配置は異なることが示唆された。これらの構造の違いは、両者の機能的な違いを反映している可能性が考えられる。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。