ネオタクソノミに応じたncRNAの生理機能の解明

• 研究領域: ノンコーディングRNAネオタクソノミ
• 研究課題/領域番号: 26113005
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 北海道大学 (2016-2018); 国立研究開発法人理化学研究所 (2014-2015)
• 研究代表者: 中川 真一 北海道大学, 薬学研究院, 教授 (50324679)
• 研究期間 (年度): 2014-07-10 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 137,280千円 (直接経費: 105,600千円、間接経費: 31,680千円); 2018年度: 27,690千円 (直接経費: 21,300千円、間接経費: 6,390千円); 2017年度: 27,690千円 (直接経費: 21,300千円、間接経費: 6,390千円); 2016年度: 27,300千円 (直接経費: 21,000千円、間接経費: 6,300千円); 2015年度: 27,170千円 (直接経費: 20,900千円、間接経費: 6,270千円); 2014年度: 27,430千円 (直接経費: 21,100千円、間接経費: 6,330千円)
• キーワード: lncRNA / 長鎖ノンコーディングRNA / Neat1 / パラスペックル / RNAseq / 液ー液相分離 / 1,6ヘキサンジオール / tSNE / ノンコーディングRNA / 核内構造体 / 高脂肪食 / 超解像顕微鏡

研究成果の概要

ゲノムからはタンパク質をコードしないノンコーディングRNAが数多く転写されている。ncRNAは大別すると、RNAサイレンシングに関わる「小さなRNA」と、長さが200塩基以上の「長鎖ノンコーディングRNA（lncRNA）」に分けられるが、2万種類を越すlncRNAのうちどれぐらいが実際の生理機能を持っているのかは不明である。そこで、既知の機能性lncRNAがマイルドなUV照射によって高効率でタンパク質に架橋される性質を利用し、新規機能性lncRNA候補遺伝子を同定する手法を開発した。また、lncRNAが形成する微細構造を超解像顕微鏡を用いて解析する手法も確立した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

lncRNAのうち機能解析が行われたものは全体の1%にも満たず、転写のノイズに過ぎないと考えられているものも多い。また、転写されたRNAではなくその領域をRNAポリメラーゼが通過することに生理的意義があるlncRNAも報告されており、実際にRNA分子が生理機能を持つlncRNAを効率よく同定する方法が求められていた。我々が開発した手法は極めて簡便に機能性lncRNAの候補を同定することが可能であり、今後の効率的な個別の遺伝子の機能解析への道筋をつけることができた。また、lncRNAが形成するサブミクロンオーダーの構造体の内部構造の解析が可能となり、構造に基づいた分子作動機構予測が可能となった。

研究成果

• [国際共同研究] DZHK(ドイツ)
• [国際共同研究] The Icahn School of Med. at Mt. Sinai(米国)
• [国際共同研究] The University of Texas(米国)
• [国際共同研究] University of Western Australia(オーストラリア)
• [国際共同研究] University of Western Australia(Australia)
• [国際共同研究] Stanford University School of Medicine(米国)
• [国際共同研究] University of Berlin(Germany)
• [国際共同研究] University of Illinois Urbana/Harvad Medical School(米国)
• [国際共同研究] Chinese University of Hong Kong(China)
• [国際共同研究] University of Oxford(英国)
• [国際共同研究] The University of Western Australia(Australia)
• [国際共同研究] VIB(Belgium)
• [国際共同研究] Harvard Medical School/University of Illinois(米国)
• [国際共同研究] University of Western Australia(Australia)
• [国際共同研究] DZHK(Germany)
• [国際共同研究] Maastricht University(オランダ)
• [雑誌論文] The expression of long noncoding RNA NEAT1 is reduced in schizophrenia and modulates oligodendrocytes transcription. (2019)
  • 著者名/発表者名: Katsel P, Roussos P, Fam P, Khan S, Tan W, Hirose T, Nakagawa S, Pletnikov MV, Haroutunian V.
  • 雑誌名: NPJ Schizophr. 巻: 5 号: 1 ページ: 3-3
  • DOI: 10.1038/s41537-019-0071-2
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] UPA-seq: prediction of functional lncRNAs using differential sensitivity to UV crosslinking (2018)
  • 著者名/発表者名: Komatsu T, Yokoi S, Fujii K, Mito M, Kimura Y, Iwasaki S, Nakagawa S.
  • 雑誌名: RNA 巻: 24 号: 12 ページ: 1785-1802
  • DOI: 10.1261/rna.067611.118
  • NAID: 120006545959
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Long noncoding RNA NEAT1 (nuclear paraspeckle assembly transcript 1) is critical for phenotypic switching of vascular smooth muscle cells. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ahmed ASI, Dong K, Liu J, Wen T, Yu L, Xu F, Kang X, Osman I, Hu G, Bunting KM, Crethers D, Gao H, Zhang W, Liu Y, Wen K, Agarwal G, Hirose T, Nakagawa S, Vazdarjanova A, Zhou J.
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 巻: 115 号: 37
  • DOI: 10.1073/pnas.1803725115
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Immune system-mediated atherosclerosis caused by deficiency of long noncoding RNA MALAT1 in ApoE-/- mice. (2018)
  • 著者名/発表者名: Gast M, Rauch BH, Nakagawa S, Haghikia A, Jasina A, Haas J, Nath N, Jensen L, Stroux A, Bohm A, Friebel J, Rauch U, Skurk C, Blankenberg S, Zeller T, Prasanth KV, Meder B, Kuss A, Landmesser U, Poller W
  • 雑誌名: Cardiovascular research 巻: 115 号: 2 ページ: 302-314
  • DOI: 10.1093/cvr/cvy202
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Functional Domains of NEAT1 Architectural lncRNA Induce Paraspeckle Assembly through Phase Separation (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki Tomohiro、Souquere Sylvie、Chujo Takeshi、Kobelke Simon、Chong Yee Seng、Fox Archa H.、Bond Charles S.、Nakagawa Shinichi、Pierron Gerard、Hirose Tetsuro
  • 雑誌名: Molecular Cell 巻: 70 号: 6 ページ: 1038-1053
  • DOI: 10.1016/j.molcel.2018.05.019
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] CO2-sensitive tRNA modification associated with human mitochondrial disease (2018)
  • 著者名/発表者名: Lin, H., Kenjyo, M., Harada, T., Okita, R., Takeshita, E., Komaki, H., Yagasaki, H., Fujioka, K., Goto, Y., Yanaka, K., Nakagawa, S., Sakaguchi, Y. and *Suzuki, T.
  • 雑誌名: Nature Commun. 巻: in press 号: 1 ページ: 1875-1875
  • DOI: 10.1038/s41467-018-04250-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Molecular dissection of nuclear paraspeckles: towards understanding the emerging world of the RNP milieu. (2018)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa S, Yamazaki T, Hirose T.
  • 雑誌名: Open Biology 巻: 8 号: 10 ページ: 180150-180150
  • DOI: 10.1098/rsob.180150
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Long noncoding RNA MALAT1 suppresses breast cancer metastasis (2018)
  • 著者名/発表者名: Kim, J., Piao, H.L., Kim, B.J., Yao, F., Han, Z., Wang, Y., Xiao, Z., Siverly, A.N., Lawhon, S.E., Ton, B.N., Lee, H., Zhou, Z., Gan, B., Nakagawa, S., Ellis, M.J., Liang, H., Hung, M.C., You, M.J., Sun, Y. & Ma, L.
  • 雑誌名: Nature Genetics 巻: 50 号: 12 ページ: 1705-1715
  • DOI: 10.1038/s41588-018-0252-3
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Cell Type-Specific Survey of Epigenetic Modifications by Tandem Chromatin Immunoprecipitation Sequencing (2018)
  • 著者名/発表者名: Mito Mari、Kadota Mitsutaka、Tanaka Kaori、Furuta Yasuhide、Abe Kuniya、Iwasaki Shintaro、Nakagawa Shinichi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 号: 1 ページ: 1143-1143
  • DOI: 10.1038/s41598-018-19494-9
  • NAID: 120006398777
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Unusual semi‐extractability as a hallmark of nuclear body‐associated architectural noncoding RNAs (2017)
  • 著者名/発表者名: Chujo T, Yamazaki T, Kawaguchi T, Kurosaka S, Takumi T, Nakagawa S, Hirose T
  • 雑誌名: The EMBO Journal 巻: - 号: 10 ページ: 861-868
  • DOI: 10.15252/embj.201695848
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Neat1 is a p53-inducible lincRNA essential for transformation suppression. (2017)
  • 著者名/発表者名: Mello SS, Sinow C, Raj N, Mazur PK, Bieging-Rolett K, Broz DK, Imam JFC, Vogel H, Wood LD, Sage J, Hirose T, Nakagawa S, Rinn J, Attardi LD.
  • 雑誌名: Genes Dev. 巻: 31(11) 号: 11 ページ: 1095-1108
  • DOI: 10.1101/gad.284661.116
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Paraspeckles: Where Long Noncoding RNA Meets Phase Separation. (2017)
  • 著者名/発表者名: Fox AH, Nakagawa S, Hirose T, Bond CS.
  • 雑誌名: Trends Biochem Sci. 巻: 43(2) 号: 2 ページ: 124-135
  • DOI: 10.1016/j.tibs.2017.12.001
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Malat1 regulates myogenic differentiation and muscle regeneration through modulating MyoD transcriptional activity. (2017)
  • 著者名/発表者名: Chen X, He L, Zhao Y, Li Y, Zhang S, Sun K, So K, Chen F, Zhou L, Lu L, Wang L, Zhu X, Bao X, Esteban MA, Nakagawa S, Prasanth KV, Wu Z, Sun H, Wang H.
  • 雑誌名: Cell Discov 巻: in press 号: 1
  • DOI: 10.1038/celldisc.2017.2
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Control of Chromosomal Localization of Xist by hnRNP U Family Molecules. (2016)
  • 著者名/発表者名: Sakaguchi, T., Hasegwa, Y., Brockdorff, N., Tsutusi, K., Tsutsui, K., *Sado, T., and *Nakagawa, S
  • 雑誌名: Developmental Cell 巻: 39 号: 1 ページ: 11-12
  • DOI: 10.1016/j.devcel.2016.09.022
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Regulation of membrane KCNQ1/KCNE1 channel density by sphingomyelin synthase 1. (2016)
  • 著者名/発表者名: Wu M, Takemoto M, Taniguchi M, Takumi T, Okazaki T, Song WJ
  • 雑誌名: Am J Physiol Cell Physiol 巻: 311 号: 7 ページ: 817-830
  • DOI: 10.1083/jcb.201601071
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Natural antisense RNA promotes 3' end processing and maturation of MALAT1 lncRNA. (2016)
  • 著者名/発表者名: Zong X, Nakagawa S, Freier SM, Fei J, Ha T, Prasanth SG, Prasanth KV.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res 巻: 44 号: 6 ページ: 2898-2908
  • DOI: 10.1093/nar/gkw047
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] MALAT1 long non-coding RNA in cancer. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshimoto R, Mayeda A, Yoshida M, Nakagawa S.
  • 雑誌名: Biochim Biophys Acta 巻: 1859 号: 1 ページ: 192-199
  • DOI: 10.1016/j.bbagrm.2015.09.012
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Regulation of gene expression via retrotransposon insertions and the noncoding RNA 4.5S RNAH. (2015)
  • 著者名/発表者名: Ishida K, Miyauchi K, Kimura Y, Mito M, Okada S, Suzuki T, Nakagawa S.
  • 雑誌名: Genes Cells 巻: 20 号: 11 ページ: 887-901
  • DOI: 10.1111/gtc.12280
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Xist Exon 7 Contributes to the Stable Localization of Xist RNA on the Inactive X-Chromosome. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yamada N, Hasegawa Y, Yue M, Hamada T, Nakagawa S, Ogawa Y.
  • 雑誌名: PLoS Genet. 巻: 11 号: 8 ページ: e1005430-e1005430
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1005430
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Lessons from reverse-genetic studies of lncRNAs. (2015)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa S.
  • 雑誌名: Biochim Biophys Acta 巻: 1859 号: 1 ページ: 177-183
  • DOI: 10.1016/j.bbagrm.2015.06.011
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The lncRNA Neat1 is required for corpus luteum formation and the establishment of pregnancy in a subpopulation of mice. (2014)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa S, Shimada M, Yanaka K, Mito M, Arai T, Takahashi E, Fujita Y, Fujimori T, Standaert L, Marine JC, Hirose T.
  • 雑誌名: Development 巻: 141 号: 23 ページ: 4618-27
  • DOI: 10.1242/dev.110544
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The long noncoding RNA Neat1 is required for mammary gland development and lactation. (2014)
  • 著者名/発表者名: Standaert, L., Adriaens, C., Radaelli, E., Van Keymeulen, A., Blanpain, C., Hirose, T., Nakagawa, S. & Marine, J.C.
  • 雑誌名: RNA 巻: 20 号: 12 ページ: 1844-1849
  • DOI: 10.1261/rna.047332.114
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Yb Integrates piRNA Intermediates and Processing Factors into Perinuclear Bodies to Enhance piRISC Assembly. (2014)
  • 著者名/発表者名: Murota Y, Ishizu H, Nakagawa S, Iwasaki YW, Shibata S, Kamatani MK, Saito K, Okano H, Siomi H, Siomi MC.
  • 雑誌名: Cell Rep. 巻: 8 号: 1 ページ: 103-113
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2014.05.043
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Formation of nuclear bodies by the lncRNA Gomafu-associating proteins Celf3 and SF1 (2014)
  • 著者名/発表者名: Ishizuka, A., Hasegawa, Y., Ishida, K., Yanaka, K. & Nakagawa, S
  • 雑誌名: Genes Cells 巻: 19 号: 9 ページ: 704-721
  • DOI: 10.1111/gtc.12169
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] NEAT1 long noncoding RNA regulates transcription via protein sequestration within (2014)
  • 著者名/発表者名: Hirose T, Virnicchi G, Tanigawa A, Naganuma T, Li R, Kimura H, Yokoi T, Nakagawa S, Bénard M, Fox AH, Pierron G.
  • 雑誌名: Mol Biol Cell. 巻: 25 号: 1 ページ: 169-183
  • DOI: 10.1091/mbc.e13-09-0558
  • 査読あり
• [雑誌論文] The long non-coding RNA Gomafu is acutely regulated in response to neuronal activation and involved in schizophrenia-associated alternative splicing (2014)
  • 著者名/発表者名: Barry, G., Briggs, J. A., Vanichkina, D. P., Poth, E. M., Beveridge, N. J., Ratnu, V. S., Nayler, S. P., Nones, K., Hu, J., Bredy, T. W., Nakagawa, S., Rigo, F., Taft, R. J., Cairns, M. J., Blackshaw, S., Wolvetang, E. J., and Mattick, J. S.
  • 雑誌名: Mol. Psychiatry 巻: 19 号: 4 ページ: 486-494
  • DOI: 10.1038/mp.2013.45
  • 査読あり
• [学会発表] 長鎖ノンコーディングRNAによる生体制御 (2018)
  • 著者名/発表者名: 中川 真一
  • 学会等名: 第59回日本神経学会学術大会
  • 招待講演
• [学会発表] Prediction of functional lncRNAs using UPA-seq (2018)
  • 著者名/発表者名: Shinichi Nakagawa
  • 学会等名: EMBO Workshop
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Attempts towards identification of novel functional lncRNAs (2018)
  • 著者名/発表者名: Shinichi Nakagawa
  • 学会等名: Cold Spring Harbor-Asia Conference
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Towards Identification of Novel Functional Long noncoding RNAs (2017)
  • 著者名/発表者名: Shinichi Nakagawa
  • 学会等名: Kumamoto Key Forum（招待講演)
  • 国際学会
• [学会発表] Identification of novel functional lncRNA candidates using differential sensitivities to UV-irradiation (2017)
  • 著者名/発表者名: Shinichi Nakagawa
  • 学会等名: ConBio 2017（招待講演）
  • 国際学会
• [学会発表] 長鎖ノンコーディングRNAの個体レベルでの機能解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中川 真一
  • 学会等名: 第6生命医薬情報学連合大会
  • 招待講演
• [学会発表] 長鎖ノンコーディングRNAにできること (2017)
  • 著者名/発表者名: 中川 真一
  • 学会等名: 千里ライフサイエンスセミナー
  • 招待講演
• [学会発表] Observation of sub-micron size nuclear bodies using super-resolution microscopy (2017)
  • 著者名/発表者名: Shinichi Nakagawa
  • 学会等名: The 43th Naito Conference「Noncoding RNA:Biology,Chemistry, & Diseases」
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Fine structural analyses of nuclear body paraspeckle using SIM (2017)
  • 著者名/発表者名: Shinichi Nakagawa
  • 学会等名: 50th JSDB meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Regulation of female fertility by lncRNA Neat1 (2015)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa, S.
  • 学会等名: 日本分子生物学会
  • 発表場所: 神戸国際会議場（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-12-02
  • 招待講演
• [学会発表] Paraspeckles: lncRNA-dependent nuclear bodies regulating multiple physiological processes (2015)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa, S.
  • 学会等名: DZHK symposium
  • 発表場所: Berlin (Germany)
  • 年月日: 2015-10-16
  • 招待講演
• [学会発表] 超解像顕微鏡による核内構造体パラスペックルの微細構観察 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中川 真一、水戸 麻理、廣瀬 哲郎
  • 学会等名: 日本RNA学会
  • 発表場所: ホテルライフォート札幌（北海道札幌市）
  • 年月日: 2015-07-16
• [学会発表] RNA-dependent Nuclear Bodies : Evolutionary New Regulation Machinery Build on Long Noncoding RNAs (2015)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa, S.
  • 学会等名: International Symposium of Research Center for Epigenome Regulation
  • 発表場所: Suwang (Korea)
  • 年月日: 2015-05-13
  • 招待講演