mRNA前駆体の組織特異的転写後プロセシングの制御機構の解明（国際共同研究強化）

• 研究課題/領域番号: 15KK0252
• 研究種目: 国際共同研究加速基金(国際共同研究強化)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 分子生物学
• 研究機関: 東京医科歯科大学
• 研究代表者: 黒柳 秀人 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 准教授 (30323702)
• 研究協力者: Black Douglas L. カリフォルニア大学ロサンゼルス校, MIMG, Professor ; XING Yi ; 斧 正一郎
• 研究期間 (年度): 2016 – 2018
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 15,600千円 (直接経費: 12,000千円、間接経費: 3,600千円)
• キーワード: 遺伝子発現制御 / RNAプロセシング / 線虫 / 新生RNA / 転写 / mRNA前駆体 / イントロン / 次世代シーケンサー / RNAseq

研究成果の概要

多細胞モデル動物である線虫C. elegansを用いて、ゲノム上の全遺伝子の全イントロンについて、mRNA前駆体として転写されてからスプライシングによって除去されるまでの経時変化を追跡し、個々のイントロンの除去（スプライシング）に要する時間を初めて個体レベルで明らかにした。また、個々の遺伝子のメッセンジャーRNA（mRNA）の寿命についても、個体レベルでゲノムワイドに明らかにし、mRNAの寿命が短いグループや長いグループにはそれぞれ特徴的な遺伝子群が含まれていることを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

多細胞生物は1つの遺伝子からmRNA前駆体のプロセシング（加工）方法を変化させることで多様なmRNAひいては多様なタンパク質を作っている。しかし、mRNAの加工パターンが多様であることは明らかになっていたが、加工の進行過程におけるmRNA前駆体の経時変化については、ほとんど解析されていなかった。本研究により個々のイントロンの除去など各プロセシング段階の速度が個体レベルでゲノムワイドに明らかになったことで、組織的特異的にmRNAを作り分ける過程やその制御のしくみの解明がより一層進むと期待される。

研究成果

• [国際共同研究] カリフォルニア大学ロサンゼルス校(米国) (2017)
• [雑誌論文] Alternative splicing of the Caenorhabditis elegans lev-11 tropomyosin gene is regulated in a tissue-specific manner (2018)
  • 著者名/発表者名: Watabe Eichi、Ono Shoichiro、Kuroyanagi Hidehito
  • 雑誌名: Cytoskeleton 巻: 75 号: 10 ページ: 427-436
  • DOI: 10.1002/cm.21489
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Phosphorylation of the RSRSP stretch is critical for splicing regulation by RNA-Binding Motif Protein 20 (RBM20) through nuclear localization (2018)
  • 著者名/発表者名: Rie Murayama, Mariko Kimura-Asami, Marina Togo-Ohno, Yumiko Yamasaki-Kato, Taeko K. Naruse, Takeshi Yamamoto, Takeharu Hayashi, Tomohiko Ai, Katherine G. Spoonamore, Richard J. Kovacs, Matteo Vatta, Mai Iizuka, Masumi Saito, Shotaro Wani, Yuichi Hiraoka, Akinori Kimura & Hidehito Kuroyanagi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 印刷中 号: 1 ページ: 8970-8983
  • DOI: 10.1038/s41598-018-26624-w
  • NAID: 120007031665
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Tropomyosin isoforms differentially affect muscle contractility in the head and body regions of the nematode Caenorhabditis elegans (2018)
  • 著者名/発表者名: Barnes Dawn E.、Watabe Eichi、Ono Kanako、Kwak Euiyoung、Kuroyanagi Hidehito、Ono Shoichiro
  • 雑誌名: Molecular Biology of the Cell 巻: 29 号: 9 ページ: 1075-1088
  • DOI: 10.1091/mbc.e17-03-0152
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Alternative Splicing Regulator RBM20 and Cardiomyopathy (2018)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Takeshi、Kimura Akinori、Kuroyanagi Hidehito
  • 雑誌名: Frontiers in Molecular Biosciences 巻: 5 ページ: 105-105
  • DOI: 10.3389/fmolb.2018.00105
  • NAID: 120007150215
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] An emerging model organism Caenorhabditis elegans for alternative pre-mRNA processing in vivo (2017)
  • 著者名/発表者名: Shotaro Wani & Hidehito Kuroyanagi
  • 雑誌名: Wiley Interdisciplinary Reviews: RNA 巻: 印刷中 号: 6
  • DOI: 10.1002/wrna.1428
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] トロポミオシンをコードするlev-11遺伝子の選択的スプライシング制御 (2019)
  • 著者名/発表者名: 黒柳秀人
  • 学会等名: 東京地区線虫勉強会
• [学会発表] 動物個体におけるmRNA前駆体プロセシング動態の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 渡部栄地，黒柳秀人
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Genome-wide Kinetic Analysis of Pre-mRNA Processing in Living Animals (2018)
  • 著者名/発表者名: 渡部栄地，黒柳秀人
  • 学会等名: 線虫研究の未来を創る会
• [学会発表] Genome-Wide Kinetic Analysis of Pre-mRNA Processing in Living Animals (2018)
  • 著者名/発表者名: 渡部栄地
  • 学会等名: 東京地区線虫勉強会
• [学会発表] C. elegans代謝関連遺伝子のスプライシング制御における食餌の影響 (2018)
  • 著者名/発表者名: 和仁翔太郎
  • 学会等名: 東京地区線虫勉強会
• [学会発表] Phosphorylation of an RNA-binding protein RBM20 on an RSRSP stretch, whose missense mutations cause familial dilated cardiomyopathy, is required for proper nuclear localization and splicing regulation (2017)
  • 著者名/発表者名: Rie Murayama, Mariko Kimura, Yumiko Yamasaki-Kato, Mai Iizuka, Marina Togo-Ohno, Hidehito Kuroyanagi
  • 学会等名: The 22nd Annual Meeting of the RNA Society
  • 国際学会
• [学会発表] 個体レベルで行うmRNA前駆体プロセシングの動態の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 渡部栄地、黒柳秀人
  • 学会等名: 第19回日本RNA学会年会
• [学会発表] C. elegans代謝関連遺伝子のスプライシング制御における食餌の影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 和仁翔太郎、黒柳秀人
  • 学会等名: 第19回日本RNA学会年会
• [学会発表] Genome-wide kinetic analysis of pre-mRNA processing in living animals (2017)
  • 著者名/発表者名: Eichi Watabe, Hidehito Kuroyanagi
  • 学会等名: CSHL Meeting on 40 YEARS OF mRNA SPLICING: FROM DISCOVERY TO THERAPEUTICS
  • 国際学会
• [学会発表] 個体レベルで行う mRNA前駆体プロセシングの動態の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 渡部栄地、黒柳秀人
  • 学会等名: ConBio2017（2017年度生命科学系学会合同年次大会）
• [図書] 遺伝子発現制御機構 (2017)
  • 著者名/発表者名: 田村隆明、浦聖惠（編）
  • 総ページ数: 264
  • 出版者: 東京化学同人
  • ISBN: 9784807909179
• [備考] 東京医科歯科大学難治疾患研究所フロンティア研究室遺伝子発現制御学
• [備考] 東京医科歯科大学 難治疾患研究所 遺伝子発現制御学
  • URL: http://www.tmd.ac.jp/end/
• [備考] 新学術領域研究「ノンコーディングRNAネオタクソノミ」研究成果紹介
  • URL: https://ncrna.jp/blog/item/370-rouge
• [備考] みらいぶプラス
  • URL: https://www.milive-plus.net/newleader/049/