逆遺伝学スクリーニングを用いた新規長鎖ノンコーディングRNAの生理機能解析

• 研究課題/領域番号: 17H03604
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: ゲノム生物学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 中川 真一 北海道大学, 薬学研究院, 教授 (50324679)
• 研究分担者: 横井 佐織 北海道大学, 薬学研究院, 助教 (10772048)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円); 2021年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2020年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2019年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2018年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2017年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: ノンコーディングRNA / 核内構造体 / iGONAD / ゲノム編集 / ノックイン / ノックアウトマウス / 選択的スプライシング / 4.5SH / lncRNA / RNA-Seq / ES細胞 / 未分化状態 / ペプチド / x / 長鎖ノンコーディングRNA / 変異マウス / GONAD / メダカ / CRISPR-Cas9 / ゲノム

研究成果の概要

ヒトやマウスを含む高等生物の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が大量に転写されている。本研究では、膨大な数の未解析lncRNA群の中から生理機能を持つ候補遺伝子を体系的に選び出し、その機能解析を効率良く進める手法を確立することを目指した。その結果、UV照射後のRNAの回収量を指標に、タンパク質と強固な複合体を形成している機能性lncRNAを予測することができることが明らかとなった。また、簡易ゲノム編集法であるiGONAD法を用いて、lncRNAの機能を欠失するゲノム編集マウスを効率よく作製する手法を確立した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

膨大な数のlncRNAが重要な機能を持っているのか。あるいはそれらは単なる転写のノイズであり機能的な役割を果たしていないのか。この問題に関してはlncRNAの発見以来20年以上に渡って議論が続いており、変異体を作製してその表現型解析を行うことの重要性が指摘されている。本研究の成果によって効率よく機能性のlncRNAを予測することが可能となり、機能未知のlncRNAの役割について、実験的な検証が加速することが期待される。

研究成果

• [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)
• [雑誌論文] MiR-150 Attenuates Maladaptive Cardiac Remodeling Mediated by Long Noncoding RNA MIAT and Directly Represses Profibrotic <i>Hoxa4</i> (2022)
  • 著者名/発表者名: Aonuma Tatsuya、Moukette Bruno、Kawaguchi Satoshi、Barupala Nipuni P.、Sep?lveda Marisa N.、Frick Kyle、Tang Yaoliang、Guglin Maya、Raman Subha V.、Cai Chenleng、Liangpunsakul Suthat、Nakagawa Shinichi、Kim Il-man
  • 雑誌名: Circulation: Heart Failure 巻: － 号: 4
  • DOI: 10.1161/circheartfailure.121.008686
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] lncRNA Neat1 regulates neuronal dysfunction post sepsis via stabilization of hemoglobin subunit beta (2022)
  • 著者名/発表者名: Wu Yan、Li Pengfei、Liu Liu、Goodwin Andrew J.、Halushka Perry V.、Hirose Tetsuro、Nakagawa Shinichi、Zhou Jiliang、Liu Meng、Fan Hongkuan
  • 雑誌名: Molecular Therapy 巻: － 号: 7 ページ: 2618-2632
  • DOI: 10.1016/j.ymthe.2022.03.011
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Paraspeckles are constructed as block copolymer micelles. (2021)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Yamazaki, Tetsuya Yamamoto, Hyura Yoshino, Sylvie Souquere, Shinichi Nakagawa, Gerard Pierron, Tetsuro Hirose
  • 雑誌名: EMBO Journal 巻: - 号: 12
  • DOI: 10.15252/embj.2020107270
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Ablation of lncRNA Miat attenuates pathological hypertrophy and heart failure (2021)
  • 著者名/発表者名: Yang Liu、Deng Jianxin、Ma Wenxia、Qiao Aijun、Xu Shiyue、Yu Yang、Boriboun Chan、Kang Xiang、Han Dunzheng、Ernst Patrick、Zhou Lufang、Shi Jiawei、Zhang Eric、Li Tao-Sheng、Qiu Hongyu、Nakagawa Shinichi、Blackshaw Seth、Zhang Jianyi、Qin Gangjian
  • 雑誌名: Theranostics 巻: 11 号: 16 ページ: 7995-8007
  • DOI: 10.7150/thno.50990
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A histone modifier, ASXL1, interacts with NONO and is involved in paraspeckle formation in hematopoietic cells (2021)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Keita、Goyama Susumu、Asada Shuhei、Fujino Takeshi、Yonezawa Taishi、Sato Naru、Takeda Reina、Tsuchiya Akiho、Fukuyama Tomofusa、Tanaka Yosuke、Yokoyama Akihiko、Toya Hikaru、Kon Ayana、Nannya Yasuhito、Onoguchi-Mizutani Rena、Nakagawa Shinichi、Hirose Tetsuro、Ogawa Seishi、Akimitsu Nobuyoshi、Kitamura Toshio
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 36 号: 8 ページ: 109576-109576
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2021.109576
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Spliceostatin A interaction with SF3B1 limits U1 snRNP availability and causes premature cleavage and polyadenylation. (2021)
  • 著者名/発表者名: Yoshimoto, R., Chhipi-Shrestha, J.K., Schneider-Poetsch, T., Furuno, M., Burroughs, A.M., Noma, S., Suzuki, H., Hayashizaki, Y., Mayeda, A., Nakagawa, S., Kaida, D., Iwasaki, S., Yoshida, M.
  • 雑誌名: Cell Chem. Biol. 巻: - 号: 9 ページ: 1356-1365
  • DOI: 10.1016/j.chembiol.2021.03.002
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] NEAT1 lncRNA and amyotrophic lateral sclerosis (2021)
  • 著者名/発表者名: Nishimoto Yoshinori、Nakagawa Shinichi、Okano Hideyuki
  • 雑誌名: Neurochemistry International 巻: 150 ページ: 105175-105175
  • DOI: 10.1016/j.neuint.2021.105175
  • 査読あり
• [雑誌論文] NEAT1 is essential for metabolic changes that promote breast cancer growth and metastasis. (2021)
  • 著者名/発表者名: Mi Kyung Park, Li Zhang, Kyung-Won Min, 中略, Tetsuro Hirose, Je-Hyun Yoon, Min Sup Song
  • 雑誌名: Cell metabolism 巻: 33 号: 12 ページ: 2380-2397
  • DOI: 10.1016/j.cmet.2021.11.011
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The cell type‐specific ER membrane protein UGS148 is not essential in mice (2021)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Osamu、Tanahashi Mayuko、Yokoi Saori、Kaneko Mari、Yanaka Kaori、Nakagawa Shinichi、Maita Hiroshi
  • 雑誌名: Genes to Cells 巻: 27 号: 1 ページ: 43-60
  • DOI: 10.1111/gtc.12910
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Long non-coding RNA Neat1 regulates adaptive behavioural response to stress in mice (2020)
  • 著者名/発表者名: Kukharsky Michail S.、Ninkina Natalia N.、An Haiyan、Telezhkin Vsevolod、Wei Wenbin、Meritens Camille Rabesahala de、Cooper-Knock Johnathan、Nakagawa Shinichi、Hirose Tetsuro、Buchman Vladimir L.、Shelkovnikova Tatyana A.
  • 雑誌名: Translational Psychiatry 巻: 10 号: 1 ページ: 171-171
  • DOI: 10.1038/s41398-020-0854-2
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Sexually dimorphic role of oxytocin in medaka mate choice (2020)
  • 著者名/発表者名: Yokoi Saori、Naruse Kiyoshi、Kamei Yasuhiro、Ansai Satoshi、Kinoshita Masato、Mito Mari、Iwasaki Shintaro、Inoue Shuntaro、Okuyama Teruhiro、Nakagawa Shinichi、Young Larry J.、Takeuchi Hideaki
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 117 号: 9 ページ: 4802-4808
  • DOI: 10.1073/pnas.1921446117
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Forced isoform switching of Neat1_1 to Neat1_2 leads to the loss of Neat1_1 and the hyperformation of paraspeckles but does not affect the development and growth of mice (2019)
  • 著者名/発表者名: Isobe Momo、Toya Hikaru、Mito Mari、Chiba Tomoki、Asahara Hiroshi、Hirose Tetsuro、Nakagawa Shinichi
  • 雑誌名: RNA 巻: 26 号: 3 ページ: 251-264
  • DOI: 10.1261/rna.072587.119
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The long noncoding RNA NEAT1_1 is seemingly dispensable for normal tissue homeostasis and cancer cell growth (2019)
  • 著者名/発表者名: Adriaens Carmen、Rambow Florian、Bervoets Greet、Silla Toomas、Mito Mari、Chiba Tomoki、Asahara Hiroshi、Hirose Tetsuro、Nakagawa Shinichi、Jensen Torben Heick、Marine Jean-Christophe
  • 雑誌名: RNA 巻: 25 号: 12 ページ: 1681-1695
  • DOI: 10.1261/rna.071456.119
  • 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] 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] 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
• [学会発表] Regulation of Mouse Development by Retrotransposon-Related short RNA4.5SH (2021)
  • 著者名/発表者名: Shinichi Nakagawa
  • 学会等名: Noncoding RNA World: From Mechanism to Therapy
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] マウス目特異的なリピート関連ノンコーディングRNA 4.5SHによる生体制御 (2021)
  • 著者名/発表者名: 中川 真一
  • 学会等名: 第４４回日本分子生物学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] Rodent specific 4.5SH RNA is essential for the early development in mouse (2020)
  • 著者名/発表者名: Ikuko Yamamoto, Michiko Sugimoto, Kimi Araki, Yu Suzuki, Takehiko Kobayashi, Shinichi Nakagawa
  • 学会等名: The 25th Annual Meeting of the RNA Society
  • 国際学会
• [学会発表] Myodonta属特異的4.5SHクラスタはマウスの発生に必須である (2019)
  • 著者名/発表者名: 山本育子、杉本道彦、荒木喜美、鈴木雄、小林武彦、中川真一
  • 学会等名: 日本進化学会第21回大会
• [学会発表] 小型齧歯類特異的4.5SHクラスタの欠損マウスは胎生致死となる (2019)
  • 著者名/発表者名: 山本育子、杉本道彦、荒木喜美、鈴木雄、小林武彦、中川真一
  • 学会等名: 第21回日本RNA学会
• [学会発表] UPA‐Seq:UVへの感受性を利用した機能性lncRNAの同定 (2018)
  • 著者名/発表者名: 中川真一, 小松太和, 水戸麻理, 竹本愛菜, 藤居光一, 岩崎信太郎
  • 学会等名: 第20回日本RNA学会
• [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
  • 国際学会 / 招待講演
• [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
  • 国際学会 / 招待講演
• [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回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
• [備考] RNA Biology Laboratory
  • URL: https://sites.google.com/rnabiol.com/home