piRNA生合成経路の解析

• 研究課題/領域番号: 17H03632
• 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: 分子生物学
• 研究機関: 慶應義塾大学 (2018-2019); 東京大学 (2017)
• 研究代表者: 石津 大嗣 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (40574588)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円); 2019年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2018年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2017年度: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
• キーワード: piRNA / Armi / Piwi / Zuc / GasZ / レトロトランスポゾン / RNAサイレンシング / CLIPPARE / Yb / RNA silencing / Armitage / iCLIP / RNA helicase

研究成果の概要

piRNAは、相補的な配列を持つ遺伝子の発現を抑制する生殖細胞特異的な機能性小分子RNAである。申請者は、ショウジョウバエを用いたpiRNA生合成因子探索の結果、ATP依存性RNAヘリカーゼであるArmitage（Armi）を同定した。本研究により、細胞内でArmiに結合するRNAをiCLIP法および独自に開発したCLIPPARE法により解析することで、これまで詳細な解析がされていなかったpiRNA生合成遷移過程を捉えることが可能となった。また、生化学的解析により、piRNA生合成経路の詳細な分子メカニズムを解明した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

piRNA生合成経路は、関連因子が多い複雑な分子機構であり、その中間過程に関する知見が全容解明には不可欠である。本研究では、近年開発された技術を取り入れ、関連因子の細胞内局在と機能、プロセシング過程の中間体配列に関する解析を行い、piRNA生合成経路の包括的な理解を深め、成果を上げてきた。さらに、本研究ではCLIP法を応用した新たな配列解析手法を確立した。この新たな手法による中間体解析が、今後もpiRNA生合成経路の全容解明に寄与すると期待している。

研究成果

• [雑誌論文] Armitage determines PiwiーpiRISC processing from precursor formation and quality control to inter‐organelle translocation (2020)
  • 著者名/発表者名: Yamashiro Haruna、Negishi Mayu、Kinoshita Tatsuki、Ishizu Hirotsugu、Ohtani Hitoshi、Siomi Mikiko C
  • 雑誌名: EMBO reports 巻: 21
  • DOI: 10.15252/embr.201948769
  • 査読あり / オープンアクセスとしている
• [雑誌論文] Distinct and collaborative functions of Yb and Armitage in transposon-targeting piRNA biogenesis (2019)
  • 著者名/発表者名: Hirotsugu Ishizu, Tatsuki Kinoshita, Shigeki Hirakata, Chihiro Komatsuzaki, and Mikiko C. Siomi
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 27 ページ: 1822-1835
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2019.04.029
  • 査読あり / オープンアクセスとしている
• [雑誌論文] Requirements for multivalent Yb body assembly in transposon silencing in Drosophila (2019)
  • 著者名/発表者名: Shigeki Hirakata, Hirotsugu Ishizu, Aoi Fujita, Yumiko Tomoe, Mikiko C. Siomi
  • 雑誌名: EMBO reports 巻: 印刷中
  • DOI: 10.15252/embr.201947708
  • 査読あり / オープンアクセスとしている
• [雑誌論文] Nuclear RNA export factor variant initiates piRNA-guided co-transcriptional silencing (2019)
  • 著者名/発表者名: Murano, K., Iwasaki Y.W., Ishizu H., Mashiko, A., Shibuya, A., Kondo, S., Adachi, S., Suzuki, S., Saito, K., Natsume, T., Siomi, M.C., Siomi, H.
  • 雑誌名: EMBO Journal 巻: 印刷中 ページ: 1-20
  • DOI: 10.15252/embj.2019102870
  • 査読あり / オープンアクセスとしている
• [雑誌論文] Distinct and collaborative functions of Yb and Armitage in transposon-targeting piRNA biogenesis (2019)
  • 著者名/発表者名: Ishizu, H., Kinoshita, T., Hirakata, S., Komatsuzaki, C., Siomi, M. C.
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 印刷中
  • 査読あり / オープンアクセスとしている
• [雑誌論文] The nucleolar transcriptome regulates Piwi shuttling between the nucleolus and the nucleoplasm (2018)
  • 著者名/発表者名: Mikhaleva, E. A., Leinsoo, T.A., Ishizu, H., Gvozdev, V. A., Klenov, M.S.
  • 雑誌名: Chromosome Research 巻: 27 ページ: 141-152
  • DOI: 10.1007/s10577-018-9595-y
  • 査読あり / 国際共著/国際学会である
• [雑誌論文] Use of the CRISPR-Cas9 system for genome editing in cultured Drosophila ovarian somatic cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Ishizu H, Sumiyoshi T, Siomi MC
  • 雑誌名: ScienceDirect 巻: 126 ページ: 186-192
  • DOI: 10.1016/j.ymeth.2017.05.021
  • 査読あり / オープンアクセスとしている
• [学会発表] Role of the RNA helicase, Armitage, in the primary piRNA biogenesis pathway (2019)
  • 著者名/発表者名: Hirotsugu Ishizu, Tatsuki Kinoshita, MIkiko C. Siomi
  • 学会等名: Keystone symposia, Small Regulatory RNAs
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] ショウジョウバエ卵巣体細胞における一次piRNA整合性経路の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 石津大嗣、塩見春彦、塩見美喜子
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Role of the RNA hilicase, Armitage, in the primary piRNA biogenesis pathway (2019)
  • 著者名/発表者名: Hirotsugu Ishizu
  • 学会等名: Keystone Symposia, Small Regulatory RNAs
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] 一次piRNA生合成経路におけるRNAヘリカーゼArmitageの機能 (2018)
  • 著者名/発表者名: 石津大嗣
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Role of the RNA helicase, Armitage, in the primary piRNA biogenesis pathway (2017)
  • 著者名/発表者名: Ishizu, H., Kinoshita, T., Siomi, MC
  • 学会等名: The 43rd Naito Conference on “NoncodingRNA: Biology, Chemistry, & Diseases”
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] piRNA生合成経路によるmRNA分解制御 (2017)
  • 著者名/発表者名: 石津大嗣、塩見美喜子
  • 学会等名: 第19回日本RNA学会年会
• [備考] 慶應義塾大学医学部分子生物学教室のwebサイト
  • URL: http://siomilab.med.keio.ac.jp/
• [備考] 東京大学理学部生物化学科塩見研究室ホームページ
  • URL: http://www-siomilab.biochem.s.u-tokyo.ac.jp/index.html