動物個体における転写と共役したmRNAプロセシングの制御機構の解明

• 研究課題/領域番号: 17H03633
• 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: 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: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2018年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2017年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
• キーワード: 遺伝子発現制御 / 新生RNA / 線虫 / スプライシング / 転写後プロセシング / mRNA / 代謝標識 / RNA-seq解析 / RNA-seq / mRNA前駆体 / RNAプロセシング / 転写 / 組織特異性 / RNAseq / 遺伝子発現

研究成果の概要

線虫を研究材料として、多細胞生物で初めて転写途中の新生mRNA前駆体の個体レベルでの標識・精製方法、および代謝標識による生体内新生mRNA前駆体の標識・精製方法を確立した。そして、得られた新生mRNA前駆体の大規模シーケンシング解析により、転写と共役したスプライシングによるイントロンの除去や3'末端のポリ(A)付加部位での切断の動態を全ゲノムにわたって明らかにした。また、スプライシング制御因子の変異がイントロンのスプライシング動態に与える影響を明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

mRNA前駆体のプロセシング動態が多細胞生物の個体レベルで明らかになるのは初めてである。哺乳類ではイントロンが長大であることから、同様の方法を適用しても同様の結果を得ることは実質的に困難である。本研究成果は、哺乳類を含む他の多細胞動物における転写と共役したmRNAの転写後プロセシングによる遺伝子発現制御機構を考察する上で基礎となる重要な知見を与えるものである。

研究成果

• [国際共同研究] Emory University(米国)
• [国際共同研究] University of Pittsburgh(米国)
• [国際共同研究] University of California at Los Angeles/Emory University/University of Pittsburgh(米国)
• [国際共同研究] Institut Europien de Chimie & Biologie(フランス)
• [国際共同研究] Emory University(米国)
• [国際共同研究] University of California, Los Angeles(米国)
• [国際共同研究] Indiana University School of Medicine(米国)
• [雑誌論文] mRNA Editing, Processing, and Quality Control in Caenorhabditis elegans (2020)
  • 著者名/発表者名: Joshua A. Arribere, Hidehito Kuroyanagi, and Heather A. Hundley
  • 雑誌名: Genetics 巻: 215 号: 3 ページ: 1-39
  • DOI: 10.1534/genetics.119.301807
  • 査読あり / 国際共著
• [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] 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 and Hidehito Kuroyanagi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 印刷中
  • NAID: 120007031665
  • 査読あり / 国際共著
• [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] Genome-Wide Kinetic Analysis of pre-mRNA Processing in C. elegans (2019)
  • 著者名/発表者名: Eichi Watabe and Hidehito Kuroyanagi
  • 学会等名: The 24th Annual Meeting of the RNA Society
  • 国際学会
• [学会発表] Genome-Wide Kinetic Analysis of pre-mRNA Processing in C. elegans (2019)
  • 著者名/発表者名: Eichi Watabe and Hidehito Kuroyanagi
  • 学会等名: The 22nd International C. elegans Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] PES-4 regulates head-muscle-specific alternative splicing of the tropomyosin pre-mRNA (2019)
  • 著者名/発表者名: Eichi Watabe and Hidehito Kuroyanagi
  • 学会等名: The 22nd International C. elegans Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Homeostasis of S-adenosylmethionine (SAM) synthetase genes in C. elegans by alternative pre-mRNA splicing through m6A modification at the 3' spice site (2019)
  • 著者名/発表者名: Shotaro Wani, Eichi Watabe, Yuma Ishigami, Marina Togo-Ohno, Tsutomu Suzuki and Hidehito Kuroyanagi
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Genome-Wide Kinetic Analysis of pre-mRNA Processing Reveals Action of Splicing Regulators (2019)
  • 著者名/発表者名: Hidehito Kuroyanagi
  • 学会等名: Polish-Japanese RNA Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [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
  • 招待講演
• [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] 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] 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] 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
• [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フロンティア研究室遺伝子発現制御学
• [備考] フロンティア研究室 遺伝子発現制御学
  • URL: http://www.tmd.ac.jp/end/
• [備考] 「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/