高精細ハイスル－プット解析で迫るALSにおけるmRNAポリアデニル化制御障害

• 研究課題/領域番号: 15K06755
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 神経解剖学・神経病理学
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 増田 章男 名古屋大学, 医学系研究科, 准教授 (10343203)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2015年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: tRIP / CLIP法 / RNA代謝 / ポリアデニル化 / RNA-タンパク相互作用 / ALS / FUS / RNA-蛋白相互作用 / CLIP / RNAP II / mRNA / 次世代シークエンサー

研究成果の概要

従来法の100倍以上の感度で生体内RNA-protein相互作用部位を検出するtRIP法を確立した。tRIP法は、わずか4000個の細胞からRNA結合タンパク結合部位を再現性を持って検出できる。さらに、tRIP法の応用により、従来不可能であった細胞内のRNAP II転写複合体分画特異的なRNA-protein相互作用検出に成功した。
我々の解析により、ALS原因RNA結合タンパクであるFUSはRNAP II転写複合体中で、基本スプライシング因子U1 snRNPと複合体を形成し、この複合体がポリアデニル化を抑制することが明らかとなった。新規mRNA代謝制御機構を解明した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、生命の基本現象である、遺伝・転写・翻訳のうち、転写に関するものである。本研究により、従来の100倍以上の感度を持った転写制御解析法を確立した。この方法により、従来、解析することの出来なかった、細胞内の小器官内での転写の様子を見ることが可能になった。実際、本研究で、疾患原因因子FUSによる、従来知られていなかった新たな転写制御様式を発見している。本研究成果は、転写研究や転写異常が原因となる神経疾患の研究の進展に大いに貢献することが期待される。

研究成果

• [国際共同研究] University of Southern Denmark(Denmark)
• [国際共同研究] Mahidol University(Thailand)
• [国際共同研究] University of Southern Denmark(Denmark)
• [雑誌論文] Mianserin suppresses R-spondin 2-induced activation of Wnt/β-catenin signaling in chondrocytes and prevents cartilage degradation in a rat model of osteoarthritis (2019)
  • 著者名/発表者名: Okura Toshiaki、Ohkawara Bisei、Takegami Yasuhiko、Ito Mikako、Masuda Akio、Seki Taisuke、Ishiguro Naoki、Ohno Kinji
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 号: 1 ページ: 2808-2808
  • DOI: 10.1038/s41598-019-39393-x
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Differential effects of spinal motor neuron-derived and skeletal muscle-derived Rspo2 on acetylcholine receptor clustering at the neuromuscular junction (2018)
  • 著者名/発表者名: Li Jin、Ito Mikako、Ohkawara Bisei、Masuda Akio、Ohno Kinji
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 号: 1 ページ: 13577-13577
  • DOI: 10.1038/s41598-018-31949-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Lack of Fgf18 causes abnormal clustering of motor nerve terminals at the neuromuscular junction with reduced acetylcholine receptor clusters (2018)
  • 著者名/発表者名: Ito Kenyu、Ohkawara Bisei、Yagi Hideki、Nakashima Hiroaki、Tsushima Mikito、Ota Kyotaro、Konishi Hiroyuki、Masuda Akio、Imagama Shiro、Kiyama Hiroshi、Ishiguro Naoki、Ohno Kinji
  • 雑誌名: Sceintific Reports 巻: 8 号: 1 ページ: 434-434
  • DOI: 10.1038/s41598-017-18753-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] MYRF is associated with encephalopathy with reversible myelin vacuolization (2018)
  • 著者名/発表者名: Kurahashi Hirokazu、Azuma Yoshiteru、Masuda Akio、Okuno Tatsuya、Nakahara Eri、Imamura Takuji、Saitoh Makiko、Mizuguchi Masashi、Shimizu Toshiaki、Ohno Kinji、Okumura Akihisa
  • 雑誌名: Annals of Neurology 巻: 83 号: 1 ページ: 98-106
  • DOI: 10.1002/ana.25125
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Rules and tools to predict the splicing effects of exonic and intronic mutations (2018)
  • 著者名/発表者名: Ohno K, Takeda J, Masuda A.
  • 雑誌名: Wiley Interdiscip Rev RNA 巻: 印刷中 号: 1
  • DOI: 10.1002/wrna.1451
  • NAID: 120006473502
  • 査読あり
• [雑誌論文] Competitive regulation of alternative splicing and alternative polyadenylation by hnRNP H and CstF64 determines acetylcholinesterase isoforms (2017)
  • 著者名/発表者名: Nazim M, Masuda A, Rahman MA, Nasrin F, Takeda JI, Ohe K, Ohkawara B, Ito M, Ohno K.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res 巻: - ページ: 1455-1468
  • DOI: 10.1093/nar/gkw823
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] SRSF1 suppresses selection of intron-distal 5′ splice site of DOK7 intron 4 to generate functional full-length Dok-7 protein (2017)
  • 著者名/発表者名: Ahsan Khalid Bin、Masuda Akio、Rahman Mohammad Alinoor、Takeda Jun-ichi、Nazim Mohammad、Ohkawara Bisei、Ito Mikako、Ohno Kinji
  • 雑誌名: Sceintific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 10446-10446
  • DOI: 10.1038/s41598-017-11036-z
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Splicing regulation and dysregulation of cholinergic genes expressed at the neuromuscular junction (2017)
  • 著者名/発表者名: Ohno, K. Rahman, M. A. Nazim, M. Nasrin, F. Lin, Y. Takeda, J. I. Masuda, A.
  • 雑誌名: J Neurochem 巻: 印刷中 号: S2 ページ: 64-72
  • DOI: 10.1111/jnc.13954
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Six GU-rich (6GUR) FUS-binding motifs detected by normalization of CLIP-seq by Nascent-seq (2017)
  • 著者名/発表者名: Takeda J, Masuda A, Ohno K.
  • 雑誌名: Gene 巻: 618 ページ: 57-64
  • DOI: 10.1016/j.gene.2017.04.008
  • NAID: 120006331826
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Competitive regulation of alternative splicing and alternative polyadenylation by hnRNP H and CstF64 determines acetylcholinesterase isoforms (2017)
  • 著者名/発表者名: Nazim, M. Masuda, A. Rahman, M. A. Nasrin, F. Takeda, J. I. Ohe, K. Ohkawara, B. Ito, M. Ohno, K.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res 巻: 3 ページ: 1455-1468
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] FUS-mediated regulation of alternative RNA processing in neurons: insights from global transcriptome analysis (2016)
  • 著者名/発表者名: Akio Masuda. Takeda, J. I. Ohno, K.
  • 雑誌名: Wiley Interdiscip Rev RNA 巻: in press 号: 3 ページ: 330-340
  • DOI: 10.1002/wrna.1338
  • NAID: 120005893268
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] FUSによるmRNA長の制御 (2016)
  • 著者名/発表者名: 増田章男、大野欽司
  • 雑誌名: 生化学 巻: 88 ページ: 244-247
  • NAID: 40020843436
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] R-spondin 2 facilitates differentiation of proliferating chondrocytes into hypertrophic chondrocytes by enhancing Wnt/β-catenin signaling in endochondral ossification. (2016)
  • 著者名/発表者名: Takegami Y, Ohkawara B, Ito M, Masuda A, Nakashima H, Ishiguro N, Ohno K.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. 巻: S0006-291X(16) 号: 1 ページ: 30400-4
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2016.03.089
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] IntSplice: prediction of the splicing consequences of intronic single-nucleotide variations in the human genome (2016)
  • 著者名/発表者名: Shibata, A. Okuno, T. Rahman, M. A. Azuma, Y. Takeda, J. Masuda, A. Selcen, D. Engel, A. G. Ohno, K.
  • 雑誌名: J Hum Genet 巻: 61 号: 7 ページ: 633-640
  • DOI: 10.1038/jhg.2016.23
  • NAID: 120005851030
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] R-spondin 2 promotes acetylcholine receptor clustering at the neuromuscular junction via Lgr5. (2016)
  • 著者名/発表者名: Nakashima H., Ohkawara B., Ishigaki S., Fukudome T., Ito K., Tsushima M., Konishi H., Okuno T., Yoshimura T., Ito M., Masuda A., Sobue G., Kiyama H., Ishiguro N., Ohno K.
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 22 号: 1 ページ: 28512-28512
  • DOI: 10.1038/srep28512
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Arginine methylation of ubiquitin-associated protein 2-like is required for the accurate distribution of chromosomes. (2016)
  • 著者名/発表者名: Maeda M, Hasegawa H, Sugiyama M, Hyodo T, Ito S, Chen D, Asano E, Masuda A, Hasegawa Y, Hamaguchi M, Senga T
  • 雑誌名: FASEB Journal 巻: 30 号: 1 ページ: 312-323
  • DOI: 10.1096/fj.14-268987
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Molecular hydrogen suppresses activated Wnt-catenin signaling. (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Lin, B. Ohkawara, M. Ito, N. Misawa, K. Miyamoto, Y. Takegami, A. Masuda, S. Toyokuni, K Ohno
  • 雑誌名: Scientific Report 巻: 25 号: 1 ページ: 31986-31986
  • DOI: 10.1038/srep31986
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Tranilast stimulates endochondral ossification by upregulating SOX9 and RUNX2 promoters. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa S, Kitoh H, Ohkawara B, Mishima K, Matsushita M, Masuda A, Ishiguro N, Ohno K
  • 雑誌名: Biochemical and Biophysical Research Communications 巻: 470(2) 号: 2 ページ: 356-61
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2016.01.044
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Phenylbutazone induces expression of MBNL1 and suppresses formation of MBNL1-CUG RNA foci in a mouse model of myotonic dystrophy (2016)
  • 著者名/発表者名: 1.Chen G, Masuda A, Konishi H, Ohkawara B, Ito M, Kinoshita M, Kiyama H, Matsuura T, Ohno K.
  • 雑誌名: Sci Rep 巻: 6 号: 1 ページ: 25317-25317
  • DOI: 10.1038/srep25317
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Global identification of hnRNP A1 binding sites for SSO-based splicing modulation (2016)
  • 著者名/発表者名: Bruun GH, Doktor TK, Borch J-J, Masuda A, Krainer AR, Ohno K, Andresen BS.
  • 雑誌名: BMC Biol 巻: 14 号: 1 ページ: 54-54
  • DOI: 10.1186/s12915-016-0279-9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Position-specific binding of FUS to nascent RNA regulates mRNA length. (2015)
  • 著者名/発表者名: Masuda A, Takeda J, Okuno T, Okamoto T, Ohkawara B, Ito M, Ishigaki S, Sobue G, Ohno K.
  • 雑誌名: Genes Dev. 巻: 29(10) 号: 10 ページ: 1045-57
  • DOI: 10.1101/gad.255737.114
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] SRSF1 and hnRNP H antagonistically regulate splicing of COLQ exon 16 in a congenital myasthenic syndrome. (2015)
  • 著者名/発表者名: Rahman MA, Azuma Y, Nasrin F, Takeda J, Nazim M, Bin Ahsan K, Akio Masuda, Engel AG, Ohno K.
  • 雑誌名: Sci Rep. 巻: 5 号: 1 ページ: 13208-13208
  • DOI: 10.1038/srep13208
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 新規RNA免疫沈降法(tRIP法）による、FUS－U1 snRNP依存性 転写終結制御の解明 (2018)
  • 著者名/発表者名: Akio Masuda, Toshihiko Kawachi, Junichi Takeda, Kinji Ohno
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会 年会
• [学会発表] 新規RNA免疫沈降法による生体内protein-protein-RNA interactionの検出 (2017)
  • 著者名/発表者名: 増田章男、河地利彦、武田淳一、大野欽司
  • 学会等名: 第19回日本RNA学会年会
• [学会発表] FUSはプロモーター領域のアンチセンス鎖RNA (PROMPTs) に結合し、転写制御を行う (2016)
  • 著者名/発表者名: Takaaki Okamoto, Akio Masuda, Jun-ichi Takeda, Kinji Ohno
  • 学会等名: 日本分子生物学会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2016-11-30
• [学会発表] Binding of FUS to promoter upstream transcripts, PROMPTs, globally regulates gene transcription (2016)
  • 著者名/発表者名: Akio Masuda, Jun-ichi Takeda, Takaaki Okamoto, Kinji Ohno
  • 学会等名: RNA society
  • 発表場所: 国立京都国際会館(京都府京都市)
  • 年月日: 2016-06-28
• [学会発表] Interaction between NIFK and ncRNA arising from Ccnd1 promoter region regulates myogenic differentiation (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiro Yamashita, Akio Masuda, Kinji Ohno
  • 学会等名: RNA society
  • 発表場所: 国立京都国際会館(京都府京都市)
  • 年月日: 2016-06-28
• [学会発表] 神経疾患関連RNA結合蛋白FUSによる転写開始・終結制御 (2015)
  • 著者名/発表者名: 増田章男、武田淳一、大野欽司
  • 学会等名: 第17回RNAミーティング
  • 発表場所: ホテルライフォート札幌（北海道札幌市）
  • 年月日: 2015-07-13
• [図書] Neurodegeneration-associated RNA-binding protein, FUS, regulates mRNA length (2016)
  • 著者名/発表者名: Masuda, A. Ohno, K.
  • 総ページ数: 1
  • 出版者: ATLAS of Science
• [図書] "Neurodegeneration-associated RNA-binding protein, FUS, regulates mRNA length" in Atlas of Science. Ed. by Lynn C Yeoman. http://atlasofscience.org/neurodegeneration-associated-rna-binding-protein-fus-regulates-mrna-length/ (2016)
  • 著者名/発表者名: Akio Masuda. Ohno, K.
  • 出版者: AoS Nordic AB, Stockholm
• [備考] 名古屋大学大学院医学系研究科神経遺伝情報公式ホームページ
  • URL: https://www.med.nagoya-u.ac.jp/neurogenetics/
• [備考] 名古屋大学大学院医学系研究科先端応用医学部門神経遺伝情報分野
  • URL: https://www.med.nagoya-u.ac.jp/neurogenetics/
• [備考]
  • URL: https://www.med.nagoya-u.ac.jp/neurogenetics/
• [備考] 神経変性疾患の発症に関わる“RNA結合タンパクFUS”の機能解明
  • URL: http://www.med.nagoya-u.ac.jp/medical/dbps_data/_material_/nu_medical/_res/topix/2015/fus_20150515jp.pdf
• [産業財産権] タンパク質－ＲＮＡ相互作用の検出 (2017)
  • 発明者名: 増田章男、大野欽司
  • 権利者名: 名古屋大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2017