mRNAサーベイランスの分子機構及びその生理、病理的役割の解析

• 研究課題/領域番号: 15209013
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 医化学一般
• 研究機関: 横浜市立大学
• 研究代表者: 大野 茂男 横浜市立大学, 大学院・医学研究科, 教授 (10142027)
• 研究分担者: 平井 秀一 横浜市立大学, 大学院・医学研究科, 助教授 (80228759) ; 鈴木 厚 横浜市立大学, 大学院・医学研究科, 講師 (00264606) ; 水野 恵子 横浜市立大学, 医学部, 助手 (90221803) ; 秋本 和憲 横浜市立大学, 医学部, 助手 (70285104)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2004
• 研究課題ステータス: 完了 (2004年度)
• 配分額: 47,320千円 (直接経費: 36,400千円、間接経費: 10,920千円); 2004年度: 24,180千円 (直接経費: 18,600千円、間接経費: 5,580千円); 2003年度: 23,140千円 (直接経費: 17,800千円、間接経費: 5,340千円)
• キーワード: ナンセンス変異 / mRNA分離 / mRNAサーベイランス / p53 / プロテインキナーゼ / リン脂質キナーゼ / RNAヘリカーゼ / ATPアーゼ

研究概要

mRNAサーベイランス(mRNAの品質監視機構)、或いはナンセンス依存mRNA分解(NMD, nonsense-mediated mRNA decay)は、異常タンパク質をコードするナンセンスmRNAを特異的に識別し、分解・排除する機構である。これまで酵母や線虫の遺伝学と哺乳動物培養細胞を用いた生化学的な解析が行われてきたが、哺乳動物における分子機構や生理機能、さらには病理的な意義に関しては調べる手だてがなく、不明の点が多かった。本研究では、NMDの分子機構の更なる解明と同時に、その成果を利用して、NMDの操作が、医学・医療面でどのような応用可能性を有するかを探る事を目的とした。
線虫の遺伝学の成果をもとにして、ほ乳類のNMDに関わるタンパク質群を同定する作業を通じて、SMG-1によるUPF1のリン酸化の重要性を発見した。私たちはmRNAサーベイランス系におけるナンセンスコドン認識(ナンセンスコドンを有する異常mRNAの認識)過程にhSMG-1によるhUPF1のリン酸化反応と、それに触発されたhUPF1を含むサーベイランス複合体の構造変化が中心的な役割を果たしていることを示す様々な証拠を手に入れてきている。サーベイランス複合体の実体解明に特に焦点を絞り、SMG-1と直接相互作用する分子の解析やSMG-1自身の構造機能相関の解析を進めた。
ところで、NMDは本来的には、ナンセンスMRNAにコードされる異常タンパク質の有する毒性から細胞を守る防御機構と考えられる。しかし、免疫系の昂進がときとして生体に害を及ぼすことがあるように、NMDがときと場合によっては生体に害を及ぼしている可能性がある。このような可能性を検討する目的で、NMDの異常コラーゲン遺伝子に変異を有するUrllrich病筋ジストロフィー症の患者の線維芽細胞を用いた解析を行った。その結果、この患者の細胞では、NMDが、細胞の異常に大きく関わっていることを見出した。NMDを鎖害することにより、上記の細胞で見られた異常が回復した。この患者の変異に関しては、変異タンパク質が全く発現しなくなることが症状の重篤化に大きく作用しているが、NMDを阻害して変異タンパク質を発現させることにより、症状を緩和出来たことになる。

研究成果

• [雑誌論文] Affixin interacts with alpha-actinin and mediates integrin signaling for reorganization of F-actin induced by initial cell-substrate interaction. (2004)
  • 著者名/発表者名: Yamaji S, Suzuki A, Kanamori H, Mishima W, Yoshimi R, Takasaki H, Takabayashi M, Fujimaki K, Fujisawa S, Ohno S, Ishigatsubo Y
  • 雑誌名: J.Cell Biol. 165(4) ページ: 539-551
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Inhibition of nonsense-mediated mRNA decay rescues the phenotype in Ullrich's disease. (2004)
  • 著者名/発表者名: Usuki F, Yamashita A, Higuchi I, Ohnishi T, Shiraishi T, Osame M, Ohno S
  • 雑誌名: Ann.Neurol. 55(5) ページ: 740-744
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Role of the PAR-3-KIF3 complex in the establishment of neuronal polarity. (2004)
  • 著者名/発表者名: Nishimura T, Kato K, Yamaguchi T, Fukata Y, Ohno S, Kaibuchi K
  • 雑誌名: Nat.Cell Biol. 6(4) ページ: 328-334
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] The first CH domain of affixin activates Cdc42 and Rac1 through a1 phaPIX, a Cdc42/Rac1-specific guanine nucleotide exchanging factor. (2004)
  • 著者名/発表者名: Mishima W, Suzuki A, Yamaji S, Yoshimi R, Ueda A, Kaneko T, Tanaka J, Miwa Y, Ohno S, Ishigatsubo Y
  • 雑誌名: Genes Cells 9(3) ページ: 193-204
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] functional adhesion molecules (JAMs) : more molecules with dual functions? (2004)
  • 著者名/発表者名: Ebnet K, Suzuki A, Ohno S, Vestweber D
  • 雑誌名: J.Cell Sci. 117(Pt1) ページ: 19-29
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] hUPF1のリン酸化と脱リン酸化によるmRNA監視複合体リモデリング (2004)
  • 著者名/発表者名: 山下暁朗, 鹿島勲, 大野茂男
  • 雑誌名: 実験医学 22(4) ページ: 522-525
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Affixin interacts with α-actin and mediates integrin signaling for reorganization of F-actin induced by initial cell-substrate interaction (2004)
  • 著者名/発表者名: Yamaji, S., Suzuki, A., Kanamori, H., Mishima, W., Yoshimi, R., Takasaki, H., Takabayashi, M., Fujimaki, K., Fujisawa, S., Ohno, S., Ishigatsubo, Y.
  • 雑誌名: J. Cell Biology 165(4) ページ: 539-551
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Inhibition of nonsense-mediated mRNA decay rescues the phenotype in Ullrich's disease (2004)
  • 著者名/発表者名: Usuki, F., Yamashita, A., Higuchi, I., Ohnishi, T., Shiraishi, T., Osame, M., Ohno, S.
  • 雑誌名: Annals of Neurology 55 ページ: 740-744
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Role of the PAR-3-KIF3 complex in the establishment of neuronal polarity (2004)
  • 著者名/発表者名: Nishimura, T., Kato, K., Yamaguchi, T., Fukata, Y., Ohno, S., Kaibuchi, K.
  • 雑誌名: Nat. Cell Biol. 6(4) ページ: 328-334
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] The first CH domain of affixin activates Cdc42 and Rac1 through alphaPIX, a Cdc42/Rac1-specific guanine nucleotide exchanging factor (2004)
  • 著者名/発表者名: Mishima, W., Suzuki, A., Yamaji, S., Yoshimi, R., Ueda, A., Kaneko, T., Tanaka, J., Miwa, Y., Ohno, S., Ishigatsubo, Y.
  • 雑誌名: Genes Cells 9(3) ページ: 193-204
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Junctional adhesion molecules (JAMs): more molecules with dual functions? (2004)
  • 著者名/発表者名: Ebnet, K., Suzuki, A., Ohno, S., Vestweber, D.
  • 雑誌名: J. Cell Sci. 117(Pt 1) ページ: 19-29
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Affixin interacts with alpha-actinin and mediates integrin signaling for reorganization of F-actin induced by initial cell-substrate interaction. (2004)
  • 著者名/発表者名: Fujisawa S, Ohno S, Ishigatsubo Y.
  • 雑誌名: J Cell Biol. 165(4) ページ: 539-551
• [雑誌論文] Inhibition of nonsense-mediated mRNA decay rescues the phenotype in Ullrich's disease. (2004)
  • 著者名/発表者名: Usuki F, Yamashita A, Higuchi I, Ohnishi T, Shiraishi T, Osame M, Ohno S.
  • 雑誌名: Ann Neurol. 55(5) ページ: 740-744
• [雑誌論文] Role of the PAR-3-KIF3 complex in the establishment of neuronal polarity. (2004)
  • 著者名/発表者名: Nishimura T, Kato K, Yamaguchi T, Fukata Y, Ohno S, Kaibuchi K.
  • 雑誌名: Nat Cell Biol. 6(4) ページ: 328-334
• [雑誌論文] The first CH domain of affixin activates Cdc42 and Rac1 through alphaPIX, a Cdc42/Rac1-specific guanine nucleotide exchanging factor. (2004)
  • 著者名/発表者名: Mishima W, Suzuki A, Yamaji S, Yoshimi R, Ueda A, Kaneko T, Tanaka J, Miwa Y, Ohno S
  • 雑誌名: Genes Cells 9(3) ページ: 193-204
• [雑誌論文] Junctional adhesion molecules (JAMs) : more molecules with dual functions? (2004)
  • 著者名/発表者名: Ebnet K, Suzuki A, Ohno S, Vestweber D.
  • 雑誌名: J Cell Sci. 117(Pt1) ページ: 19-29
• [雑誌論文] Phosphorylation of hUPF1 Induces Formation of mRNA Surveillance Complexes Containing hSMG-5 and hSMG-7. (2003)
  • 著者名/発表者名: Ohnishi T, Yamashita A, Kashima I, Schell T, Anders K R, Grimson A, Hachiya T, Hentze M W, Anderson P, Ohno S
  • 雑誌名: Molecular Cell 12(5) ページ: 1187-1200
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Self-association of PAR-3 mediated by the conserved N-terminal domain contributes to the development of epithelial tight junctions. (2003)
  • 著者名/発表者名: Mizuno K, Suzuki A, Hirose T, Kitamura K, Kutsuzawa K, Futaki M, Amano Y, Ohnos S
  • 雑誌名: J.Biol.Chem 278(33) ページ: 31240-31250
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Mammalian Lgl forms a protein complex with PAR-6 and aPKC independently of PAR-3 to regulate epithelial cell polarity. (2003)
  • 著者名/発表者名: Yamanaka T, Horikoshi Y, Sugiyama Y, Ishiyama C, Suzuki A, Hirose T, Iwamatsu A, Shinohara A, Ohno S
  • 雑誌名: Current Biology 13(9) ページ: 734-743
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] The second phase activation of protein kinase Cd at late G1 is required for DNA synthesis in serum-induced cell cycle progression. (2003)
  • 著者名/発表者名: Kitamura K, Mizuno K, Etoh A, Akita Y, Miyamoto A, Nakayama K-I, Ohno S
  • 雑誌名: Genes to Cells 8 ページ: 311-324
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Loss of von Hippel-Lindau protein causes cell density-dependent deregulation of CyclinD1 expression through Hypoxia-inducible factor. (2003)
  • 著者名/発表者名: Baba M, Hirai S-I, Yamada-Okabe H, Hamada K, Tabuchi H, Kobayashi K, Kondo K, Yoshida M, Yamashita A, Kishida T, Nakaigawa N, Nagashima Y, Kubota Y, Yao M, Ohno S
  • 雑誌名: Oncogene 22(18) ページ: 2728-2738
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Protein kinase C 1/I (PKC 1/I): aPKC isotype essential for the development of multicellular organism. (2003)
  • 著者名/発表者名: Suzuki A, Akimoto K, Ohno S
  • 雑誌名: J.Biochem (Tokyo) 133(1) ページ: 9-16
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Phosphorylation of hUPF1 Induces Formation of mRNA Surveillance Complexes Containing hSMG-5 and hSMG-7 (2003)
  • 著者名/発表者名: Ohnishi, T., Yamashita, A., Kashima, I., Schell, T., Anders, K.R., Grimson, A., Hachiya, T., Hentze, M.W., Anderson, P., Ohno, S.
  • 雑誌名: Molecular Cell 12 ページ: 1187-1200
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Self-association of PAR-3 mediated by the conserved N-terminal domain contributes to the development of epithelial tight junctions (2003)
  • 著者名/発表者名: Mizuno, K., Suzuki, A., Hirose, T., Kitamura, K., Kutsuzawa, K., Futaki, M., Amano, Y., Ohno, S.
  • 雑誌名: J. Biol. Chem. 278(33) ページ: 31240-31250
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Mammalian Lg1 forms a protein complex with PAR-6 and aPKC independently of PAR-3 to regulate epithelial cell polarity (2003)
  • 著者名/発表者名: Yamanaka, T., Horikoshi, Y., Sugiyama, Y., Ishiyama, C., Suzuki, A., Hirose, T., Iwamatsu, A., Shinohara, A., Ohno, S.
  • 雑誌名: Current Biology 13 ページ: 734-743
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] The second phase activation of protein kinase C δ at late G1 is required for DNA synthesis in serum-induced cell cycle progression (2003)
  • 著者名/発表者名: Kitamura, K., Mizuno, K., Etoh, A., Akita, Y., Miyamoto, A., Nakayama, K-I., Ohno, S.
  • 雑誌名: Genes to Cells 8 ページ: 311-324
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Loss of von Hippel-Lindau protein causes cell density-dependent deregulation of CyclinD1 expression through Hypoxia-inducible factor (2003)
  • 著者名/発表者名: Baba, M., Hirai, S-I., Yamada-Okabe, H., Hamada, K., Tabuchi, H., Kobayashi, K., Kondo, K., Yoshida, M., Yamashita, A., Kishida, T., Nakaigawa, N., Nagashima, Y., Kubota, Y., Yao, M., Ohno, S.
  • 雑誌名: Oncogene 22 ページ: 2728-2739
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Protein Kinase Cl/i (PKCl/i): A PKC isotype essential for the development of multicellular organisms (2003)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, A., Akimoto, K., Ohno, S.
  • 雑誌名: J. Biochemistry 133 ページ: 9-16
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [産業財産権] SMG-1特異的siRNA及びmRNAサーベイランス機構抑制剤 (2003)
  • 発明者名: 大野 茂男, 山下 暁朗, 大西 哲生
  • 権利者名: 科学技術振興事業団, 横浜市
  • 産業財産権番号: 2003-191243
  • 出願年月日: 2003-07-03
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [産業財産権] NMD阻害剤のスクリーニング方法 (2003)
  • 発明者名: 大野 茂男, 鹿島 勲
  • 権利者名: セルフリーサイエンス
  • 産業財産権番号: 2004-304925
  • 出願年月日: 2003-10-20
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [産業財産権] SMG-1特異的simRNA及びRNAサーベイランス機構抑制剤 (2003)
  • 発明者名: 大野 茂男, 山下 暁朗, 大西 哲生
  • 権利者名: 科学技術振興事業団, 横浜
  • 産業財産権番号: 2003-191243
  • 出願年月日: 2003-07-03
• [産業財産権] NMD阻害剤のスクリーニング方法 (2003)
  • 発明者名: 大野 茂男, 鹿島 勲
  • 権利者名: セルフリーサイエンス
  • 出願年月日: 2003
• [文献書誌] Ohnishi, T.: "Phosphorylation of hUPF1 Induces Formation of mRN Surveillance Complexes Containing hSMG-5 and hSMG-7"Molecular Cell. 12(5). 1187-1200 (2003)
• [文献書誌] Mizuno, K.: "Self-association of PAR-3 mediated by the conserved N-terminal domain contributes to the development of epithelial tight junctions"J.Biol.Chem. 278(33). 31240-31250 (2003)
• [文献書誌] Yamanaka, T.: "Mammalian Lg1 forms a protein complex with PAR-6 and aPKC independently of PAR-3 to regulate epithelial cell polarity"Current Biology. 13(9). 734-743 (2003)
• [文献書誌] Kitamura, K.: "The second phase activation of protein kinase Cd at late G1 is required for DNA synthesis in serum-induced cell cycle progression"Genes to Cells. 8. 311-324 (2003)
• [文献書誌] Baba, M.: "Loss of von Hippel-Lindau protein causes cell density-dependent deregulation of CyclinD1 expression through Hypoxia-inducible factor"Oncogene. 22(18). 2728-2738 (2003)
• [文献書誌] Suzuki, A.: "Protein kinase C 1/I (PKC 1/I) : aPKC isotype essential for the development of multicellular organism"J.Biochem (Tokyo). 133(1). 9-16 (2003)
• [文献書誌] 山下暁朗: "hUPF1のリン酸化と脱リン酸化によるmRNA監視複合体リモデリング"実験医学. 22(4). 522-525 (2004)