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Mechanistic elucidation of non-domain type biopolymer modifications

Planned Research

Project AreaBiology of Non-domain Biopolymer
Project/Area Number 21H05280
Research Category

Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Transformative Research Areas, Section (III)
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

尾山 大明  東京大学, 医科学研究所, 准教授 (30422398)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 鈴木 健夫  琉球大学, 医学(系)研究科(研究院), 教授 (90533125)
秦 裕子  東京大学, 医科学研究所, シニアエキスパート(技術) (80401256)
Project Period (FY) 2021-09-10 – 2026-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2025)
Budget Amount *help
¥111,280,000 (Direct Cost: ¥85,600,000、Indirect Cost: ¥25,680,000)
Fiscal Year 2025: ¥20,670,000 (Direct Cost: ¥15,900,000、Indirect Cost: ¥4,770,000)
Fiscal Year 2024: ¥20,410,000 (Direct Cost: ¥15,700,000、Indirect Cost: ¥4,710,000)
Fiscal Year 2023: ¥20,540,000 (Direct Cost: ¥15,800,000、Indirect Cost: ¥4,740,000)
Fiscal Year 2022: ¥20,540,000 (Direct Cost: ¥15,800,000、Indirect Cost: ¥4,740,000)
Fiscal Year 2021: ¥29,120,000 (Direct Cost: ¥22,400,000、Indirect Cost: ¥6,720,000)
Keywords質量分析
Outline of Research at the Start

近年、全長にわたって天然変性領域から構成され一次配列への機能依存性が低い超天然変性タンパク質や、非翻訳領域と考えられていたRNA配列がコードする新規ORF由来のタンパク質など、従来の分子生物学上の概念の枠組みを超えた遺伝子産物の存在が次々と明らかになってきている。本研究課題では、これらの分子群が持つ機能の特徴を分子修飾による物性転換や相互作用動態の観点からシステムレベルで解析を行い、当該制御機構の分子基盤を解明する。

Outline of Annual Research Achievements

近年、全長にわたって天然変性領域から成り、一次配列への機能依存性が低い超天然変性タンパク質や、非翻訳領域と考えられていたRNA配列がコードする新規ORF由来のタンパク質など、従来のタンパク質の概念の枠組みを超えた遺伝子産物の存在が次々と明らかになってきている。タンパク質の一部又は全体が特定の立体構造を持たない天然変性タンパク質の存在は以前から知られていたが、立体構造の検証が困難なことから長年、他の分子との相互作用に関する綿密な議論が進まない状況が続いていた。しかしながら、NMR等を用いた詳細な解析により、転写制御を担う主要分子群であるCREBやp53の天然変性領域が重要な機能的役割を果たすことが報告され、細胞内でのタンパク質-タンパク質相互作用、あるいはタンパク質-RNA相互作用における、特定の構造を取りにくい「非ドメイン型」配列を介した分子間相互作用研究の重要性が急速に高まっている。
本年度は、Orbitrap Eclipse Tribrid質量分析計のReal-Time Searchプラットフォームに基づく高深度定量プロテオーム解析によって、リボソームプロファイリングによって規定される新規ORF群に関する大規模な薬剤依存的翻訳制御動態を明らかにし、論文発表を行った。また、上記質量分析システムを用いて領域内外との共同研究を広範に実施し、タンパク質-タンパク質相互作用及びRNA-タンパク質相互作用、双方に関する研究成果に関して論文出版及びプレスリリースを行った。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

リボソームプロファイリングによって規定される非典型ORF群に関する配列情報から実際に細胞内で翻訳されている未知タンパク質を大規模に検出する分析系を新たに構築し、ヒトHeLa細胞における薬剤濃度依存的な翻訳制御動態に関する高深度定量プロテオーム解析を行い、論文発表を行った。また、昨年度に引き続き領域内外との共同研究を幅広く実施し、高精度質量分析によって得られた研究成果について論文出版及びプレスリリースを行った。

Strategy for Future Research Activity

本研究領域で見出されたHeroタンパク質やクマムシ特異的タンパク質をはじめ、リボソームプロファイリングによって規定される非典型ORF群がコードする非ドメイン型タンパク質やarcRNAに代表される非ドメイン型RNAに関して、Orbitrap Eclipse Tribrid質量分析システムによるシングルセルレベルでの超高感度動態分析に向けた解析プラットフォームの構築を試みる。

Report

(3 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • Research Products

    (32 results)

All 2024 2023 2022 2021 Other

All Journal Article (16 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Peer Reviewed: 15 results,  Open Access: 14 results) Presentation (9 results) (of which Invited: 1 results) Book (2 results) Remarks (5 results)

  • [Journal Article] MucoRice-CTB line 19A, a new marker-free transgenic rice-based cholera vaccine produced in an LED-based hydroponic system2024

    • Author(s)
      Yuki Yoshikazu、Kurokawa Shiho、Sugiura Kotomi、Kashima Koji、Maruyama Shinichi、Yamanoue Tomoyuki、Honma Ayaka、Mejima Mio、Takeyama Natsumi、Kuroda Masaharu、Kozuka-Hata Hiroko、Oyama Masaaki、Masumura Takehiro、Nakahashi-Ouchida Rika、Fujihashi Kohtaro、Hiraizumi Takashi、Goto Eiji、Kiyono Hiroshi
    • Journal Title

      Frontiers in Plant Science

      Volume: 15 Pages: 1342662-1342662

    • DOI

      10.3389/fpls.2024.1342662

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    • Author(s)
      Homma Miwako Kato、Nakato Ryuichiro、Niida Atsushi、Bando Masashige、Fujiki Katsunori、Yokota Naoko、Yamamoto So、Shibata Takeshi、Takagi Motoki、Yamaki Junko、Kozuka-Hata Hiroko、Oyama Masaaki、Shirahige Katsuhiko、Homma Yoshimi
    • Journal Title

      Life Science Alliance

      Volume: 7 Issue: 1 Pages: e202302077-e202302077

    • DOI

      10.26508/lsa.202302077

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  • [Journal Article] 4.5SH RNA counteracts deleterious exonization of SINE B1 in mice2023

    • Author(s)
      Yoshimoto Rei、Nakayama Yuta、Nomura Ikuko、Yamamoto Ikuko、Nakagawa Yumeka、Tanaka Shigeyuki、Kurihara Misuzu、Suzuki Yu、Kobayashi Takehiko、Kozuka-Hata Hiroko、Oyama Masaaki、Mito Mari、Iwasaki Shintaro、Yamazaki Tomohiro、Hirose Tetsuro、Araki Kimi、Nakagawa Shinichi
    • Journal Title

      Molecular Cell

      Volume: 83 Issue: 24 Pages: 4479-4493

    • DOI

      10.1016/j.molcel.2023.11.019

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  • [Journal Article] The CCR4-NOT complex suppresses untimely translational activation of maternal mRNAs2023

    • Author(s)
      Soeda Shou、Oyama Masaaki、Kozuka-Hata Hiroko、Yamamoto Tadashi
    • Journal Title

      Development

      Volume: 150 Issue: 21

    • DOI

      10.1242/dev.201773

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  • [Journal Article] Real-Time Search-Assisted Multiplexed Quantitative Proteomics Reveals System-Wide Translational Regulation of Non-Canonical Short Open Reading Frames2023

    • Author(s)
      Kozuka-Hata Hiroko、Hiroki Tomoko、Miyamura Naoaki、Kitamura Aya、Tsumoto Kouhei、Inoue Jun-ichiro、Oyama Masaaki
    • Journal Title

      Biomolecules

      Volume: 13 Issue: 6 Pages: 979-979

    • DOI

      10.3390/biom13060979

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  • [Journal Article] Nondomain biopolymers: Flexible molecular strategies to acquire biological functions2023

    • Author(s)
      Arakawa K, Hirose T, Inada T, Ito T, Kai T, Oyama M, Tomari Y, Yoda T, Nakagawa S.
    • Journal Title

      Genes to Cells

      Volume: 28 Issue: 8 Pages: 539-552

    • DOI

      10.1111/gtc.13050

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  • [Journal Article] Stress granule formation inhibits stress-induced apoptosis by selectively sequestering executioner caspases2023

    • Author(s)
      Daichi Fujikawa, Takanori Nakamura, Daisuke Yoshioka, Zizheng Li, Hisashi Moriizumi, Mari Taguchi, Noriko Tokai-Nishizumi, Hiroko Kozuka-Hata, Masaaki Oyama, and Mutsuhiro Takekawa
    • Journal Title

      Current Biology

      Volume: 33 Issue: 10 Pages: 1-15

    • DOI

      10.1016/j.cub.2023.04.012

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  • [Journal Article] Glycosylated queuosines in tRNAs optimize translational rate and post-embryonic growth2023

    • Author(s)
      Zhao Xuewei、Ma Ding、Ishiguro Kensuke、Saito Hironori、Akichika Shinichiro、Matsuzawa Ikuya、Mito Mari、Irie Toru、Ishibashi Kota、Wakabayashi Kimi、Sakaguchi Yuriko、Yokoyama Takeshi、Mishima Yuichiro、Shirouzu Mikako、Iwasaki Shintaro、Suzuki Takeo、Suzuki Tsutomu
    • Journal Title

      Cell

      Volume: 186 Issue: 25 Pages: 5517-5535.e24

    • DOI

      10.1016/j.cell.2023.10.026

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  • [Journal Article] The termination of UHRF1-dependent PAF15 ubiquitin signaling is regulated by USP7 and ATAD52023

    • Author(s)
      Miyashita Ryota、Nishiyama Atsuya、Qin Weihua、Chiba Yoshie、Kori Satomi、Kato Norie、Konishi Chieko、Kumamoto Soichiro、Kozuka-Hata Hiroko、Oyama Masaaki、Kawasoe Yoshitaka、Tsurimoto Toshiki、Takahashi Tatsuro S、Leonhardt Heinrich、Arita Kyohei、Nakanishi Makoto
    • Journal Title

      eLife

      Volume: 12 Pages: 79013-79013

    • DOI

      10.7554/elife.79013

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  • [Journal Article] Bromodomain protein BRD8 regulates cell cycle progression in colorectal cancer cells through a TIP60-independent regulation of the pre-RC complex2023

    • Author(s)
      Yamaguchi Kiyoshi、Nakagawa Saya、Saku Akari、Isobe Yumiko、Yamaguchi Rui、Sheridan Paul、Takane Kiyoko、Ikenoue Tsuneo、Zhu Chi、Miura Masashi、Okawara Yuya、Nagatoishi Satoru、Kozuka-Hata Hiroko、Oyama Masaaki、Aikou Susumu、Ahiko Yuka、Shida Dai、Tsumoto Kouhei、Miyano Satoru、Imoto Seiya、Furukawa Yoichi
    • Journal Title

      iScience

      Volume: 26 Issue: 4 Pages: 106563-106563

    • DOI

      10.1016/j.isci.2023.106563

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    • Author(s)
      Tomoda Ena、Nagao Asuteka、Shirai Yuki、Asano Kana、Suzuki Takeo、Battersby Brendan J、Suzuki Tsutomu
    • Journal Title

      Nucleic Acids Research

      Volume: in press Issue: 14 Pages: 7563-7579

    • DOI

      10.1093/nar/gkad139

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  • [Journal Article] Role of the orphan transporter SLC35E1 in the nuclear egress of herpes simplex virus 12022

    • Author(s)
      Fumio Maeda, Akihisa Kato, Kosuke Takeshima, Misato Shibazaki, Ryota Sato, Takuma Shibata, Kensuke Miyake, Hiroko Kozuka-Hata, Masaaki Oyama, Eigo Shimizu, Seiya Imoto, Satoru Miyano, Shungo Adachi, Tohru Natsume, Koh Takeuchi, Yuhei Maruzuru, Naoto Koyanagi, Jun Arii, Yasushi Kawaguchi
    • Journal Title

      Journal of Virology

      Volume: - Issue: 10 Pages: 10-10

    • DOI

      10.1128/jvi.00306-22

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  • [Journal Article] Stress-dependent cell stiffening by tardigrade tolerance proteins that reversibly form a filamentous network and gel2022

    • Author(s)
      Tanaka Akihiro、Nakano Tomomi、Watanabe Kento、Masuda Kazutoshi、Honda Gen、Kamata Shuichi、Yasui Reitaro、Kozuka-Hata Hiroko、Watanabe Chiho、Chinen Takumi、Kitagawa Daiju、Sawai Satoshi、Oyama Masaaki、Yanagisawa Miho、Kunieda Takekazu
    • Journal Title

      PLOS Biology

      Volume: 20 Issue: 9 Pages: 3001780-3001780

    • DOI

      10.1371/journal.pbio.3001780

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    • Author(s)
      Ohe Seina、Kubota Yuji、Yamaguchi Kiyoshi、Takagi Yusuke、Nashimoto Junichiro、Kozuka-Hata Hiroko、Oyama Masaaki、Furukawa Yoichi、Takekawa Mutsuhiro
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 13 Issue: 1 Pages: 7476-7476

    • DOI

      10.1038/s41467-022-35230-4

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      2022 Annual Research Report
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    • Author(s)
      Maeda F, Kato A, Takeshima K, Shibazaki M, Sato R, Shibata T, Miyake K, Kozuka-Hata H, Oyama M, Shimizu E, Imoto S, Miyano S, Adachi S, Natsume T, Takeuchi K, Maruzuru Y, Koyanagi N, Arii J, Kawaguchi Y
    • Journal Title

      J Virol

      Volume: 印刷中

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  • [Journal Article] RNA修飾と疾患2021

    • Author(s)
      鈴木 健夫、鈴木 勉
    • Journal Title

      月刊「細胞」

      Volume: 53 Pages: 880-883

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      秦 裕子、廣木 朋子、宮村 尚明、北村 亜矢、津本 浩平、井上 純一郎、尾山 大明
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      芳本 玲、中山 雄太、野村 郁子、山本 育子、栗原 美寿々、鈴木 雄、小林 武彦、秦 裕子、尾山 大明、水戸 麻理、岩崎 信太郎、山崎 智弘、廣瀬 哲郎、荒木 喜美、中川 真一
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      鈴木 健夫
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    • Invited
  • [Book] ミトコンドリアRNA修飾異常による疾患と治療2023

    • Author(s)
      鈴木 勉、友田愛奈、鈴木 健夫、長尾翌手可
    • Total Pages
      7
    • Publisher
      実験医学増刊 Vol.41 No.5 ミトコンドリア 疾患治療の新時代
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  • [Book] 医用工学ハンドブック2022

    • Author(s)
      秦 裕子、尾山 大明、井上 純一郎
    • Total Pages
      544
    • Publisher
      エヌ・ティー・エス
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  • [Remarks] [プレスリリース] マウスは進化の過程で遺伝子治療薬として働くRNAを獲得していたことを解明

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  • [Remarks] [プレスリリース] 細胞核内CK2複合体が細胞周期特異的な遺伝子発現ネットワークを活性化する

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      https://www.ims.u-tokyo.ac.jp/imsut/content/000008894.pdf

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      https://www.ims.u-tokyo.ac.jp/imsut/content/000007921.pdf

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      https://www.ims.u-tokyo.ac.jp/imsut/content/000007627.pdf

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Published: 2021-10-22   Modified: 2025-06-20  

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