RNAにより誘導される核内構造体の相分離メカニズムの解明

• 研究課題/領域番号: 17K15058
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 分子生物学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 山崎 智弘 北海道大学, 遺伝子病制御研究所, 講師 (90732280)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2018年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2017年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: 長鎖ノンコーディングRNA（lncRNA） / NEAT1 / 相分離 / 核内構造体 / 天然変性領域 / RNA結合タンパク質 / ヒト一倍体細胞 / CRISPR/Cas9 / Long noncoding RNA / 相転移 / パラスペックル / Low complexity domain / ヒト一倍体細胞株 / lncRNA / arcRNA

研究成果の概要

ゲノムから多量に産生される長鎖ノンコーディングRNA（lncRNA）のうち一群のものは、細胞内構造体の必須の骨格となるというユニークな機能を有する。このようなlncRNAの機能がどのように発揮されるかについてNEAT1 lncRNAとそれにより形成される核内構造体パラスペックルをモデルとして解析を行なった。その結果、NEAT1の安定性やアイソフォームの変換さらには相分離の誘導に必要な領域の同定に成功した。特に、相分離の誘導のためには、NEAT1の中央のRNA 領域とそこに結合するRNA結合タンパク質が必須の役割を果たすことで、パラスペックルが形成され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

本研究により、癌関連ノンコーディングRNAであるNEAT1が核内構造体パラスペックルを作り上げるために必要なRNA領域の同定に成功した。具体的には、複数の機能ドメインが固有の機能を発揮することで構造体が作られることが明らかとなった。本研究成果は、癌を始めとする種々の疾患との関連が明らかになっているNEAT1の疾患における機能を詳細に理解する上で重要である。さらに今後、ノンコーディングRNA機能の体系的な理解に大きく寄与することや応用技術の開発などに繋がることが期待できる。

研究成果

• [国際共同研究] CNRS, Institut Gustave Roussy(フランス)
• [国際共同研究] University of Western Australia(オーストラリア)
• [国際共同研究] Institut Gustave Roussy(France)
• [国際共同研究] University of Western Australia(Australia)
• [国際共同研究]
• [雑誌論文] Functional Domains of NEAT1 Architectural lncRNA Induce Paraspeckle Assembly through Phase Separation (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki Tomohiro、Souquere Sylvie、Chujo Takeshi、Kobelke Simon、Chong Yee Seng、Fox Archa H.、Bond Charles S.、Nakagawa Shinichi、Pierron Gerard、Hirose Tetsuro
  • 雑誌名: Molecular Cell 巻: 70 号: 6 ページ: 1038-1053
  • DOI: 10.1016/j.molcel.2018.05.019
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] CRISPRa-mediated NEAT1 lncRNA upregulation induces formation of intact paraspeckles. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki T, Fujikawa C, Kubota A, Takahashi A, Hirose T.
  • 雑誌名: Biochemical and biophysical research communications 巻: 504 号: 1 ページ: 218-224
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2018.08.158
  • NAID: 120006725828
  • 査読あり
• [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] Interactome analyses revealed that the U1 snRNP machinery overlaps extensively with the RNAP II machinery and contains multiple ALS/SMA-causative proteins (2018)
  • 著者名/発表者名: Chi B, O’Connell JD, Yamazaki T, Gangopadhyay J, Gygi SP, Reed R
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 号: 1 ページ: 8755-8766
  • DOI: 10.1038/s41598-018-27136-3
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 長鎖非コードRNAであるNEAT1の機能ドメインは相分離を介して核内構造体であるパラスペックルの形成をひき起こす (2018)
  • 著者名/発表者名: 山崎智弘、廣瀬哲郎
  • 雑誌名: 新着論文レビュー 巻: - ページ: 070
  • DOI: 10.7875/first.author.2018.070
  • オープンアクセス
• [学会発表] NEAT1 modular lncRNA domains dictate formation of phase-separated, distinct, highly ordered paraspeckle (2019)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Yamazaki, Sylvie Souquere, Hyura Yoshino, Hiro Takakuwa, Takeshi Chujo, Archa H. Fox, Charles S. Bond, Shinichi Nakagawa, Gerard Pierron, Tetsuro Hirose
  • 学会等名: The 20th Takeda Science Foundation Symposium on Bioscience: RNA Neobiology
  • 国際学会
• [学会発表] 核内構造体パラスペックルはNEAT1 lncRNAの複数のモジュールドメインの協調した機能により構築される (2018)
  • 著者名/発表者名: 山崎 智弘、Sylvie Souquere、吉野 彪羅、高桑 央、中條 岳志、Archa H. Fox、Charles S. Bond、中川 真一、Gerard Pierron、廣瀬 哲郎
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Multiple NEAT1 modular RNA domains cooperatively construct phase-separated, distinct, highly ordered paraspeckle nuclear bodies (2018)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Yamazaki, Souquere Sylvie, Hiro Takakuwa, Hyura Yoshino, Takeshi Chujo, Archa H. Fox, Charles S. Bond, Shinichi Nakagawa, Gerard Pierron, Tetsuro Hirose
  • 学会等名: JAJ RNA 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Functional domains of NEAT1 architectural lncRNA induce paraspeckle assembly through phase separation (2018)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Yamazaki, Sylvie Souquere, Hyura Yoshino, Hiro Takakuwa, Takeshi Chujo, Archa H. Fox, Charles S. Bond, Shinichi Nakagawa, Gerard Pierron, Tetsuro Hirose
  • 学会等名: The 13th International Symposium of the Institute Network for Biomedical Sciences
  • 国際学会
• [学会発表] 核内構造体パラスペックルはNEAT1 lncRNAの複数のモジュールドメインの協調した機能により構築される (2018)
  • 著者名/発表者名: 山崎 智弘、Sylvie Souquere、吉野 彪羅、高桑 央、中條 岳志、Archa H. Fox、Charles S. Bond、中川 真一、Gerard Pierron、廣瀬 哲郎
  • 学会等名: RNAフロンティアミーティング2018
• [学会発表] NEAT1 lncRNA 機能ドメイン上での NONO オリゴマー化が相分離した核内構造体パラスぺックル形成を誘導する (2018)
  • 著者名/発表者名: 山崎 智弘、Sylvie Souquere、吉野 彪羅、高桑 央、中條 岳志、Archa H. Fox、Charles S. Bond、中川 真一、Gerard Pierron、廣瀬 哲郎
  • 学会等名: 第 20 回日本 RNA 学会年会
• [学会発表] 核内構造体パラスペックルはNEAT1 lncRNAの複数の機能RNAドメインが協働することにより構築される (2018)
  • 著者名/発表者名: 山崎 智弘、Sylvie Souquere、吉野 彪羅、高桑 央、中條 岳志、Archa H. Fox、中川 真一、Gerard Pierron、廣瀬 哲郎
  • 学会等名: 第３回北大部局横断シンポジウム
• [学会発表] Dissection of NEAT1 lncRNA domains to establish distinct, highly ordered, phase-separated paraspeckle nuclear body (2018)
  • 著者名/発表者名: 山崎 智弘、Sylvie Souquere、吉野 彪羅、高桑 央、木立 尚孝、Archa H. Fox、Charles S. Bond、中川 真一、Gerard Pierron、廣瀬 哲郎
  • 学会等名: Keystone symposium Noncoding RNAs: Form, Function, Physiology
  • 国際学会
• [学会発表] The specific domains of architectural NEAT1 lncRNA induces the formation of the distinct phase-separated paraspeckle nuclear body (2017)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Yamazaki, Taro Mannen, Sylvie Souquere, Hisanori Kiryu, Archa H. Fox, Shinichi Nakagawa, Gerard Pierron, Tetsuro Hirose
  • 学会等名: RNA2017 (The 22nd Annual Meeting of the RNA Society)
  • 国際学会
• [学会発表] The specific region of architectural NEAT1 lncRNA induces the formation of the phase-separated paraspeckle nuclear body (2017)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Yamazaki, Taro Mannen, Sylvie Souquere, Hisanori Kiryu, Archa H. Fox, Shinichi Nakagawa, Gerard Pierron, Tetsuro Hirose
  • 学会等名: 第４３回内藤コンファレンス 非コードRNA：生物学、化学、そして疾患
  • 国際学会
• [学会発表] The specific regions of architectural NEAT1 lncRNA induce the formation of the phase-separated paraspeckle nuclear body (2017)
  • 著者名/発表者名: 山崎 智弘、萬年 太郎、Sylvie Souquere、木立 尚孝、Archa H. Fox、中川 真一、Gerard Pierron、廣瀬 哲郎
  • 学会等名: 第54回日本生化学会北海道支部例会
• [学会発表] NEAT1長鎖ノンコーディングRNAは液相分離を誘導することで核内構造体パラスペックルを構築する (2017)
  • 著者名/発表者名: 山崎 智弘、Sylvie Souquere 、木立 尚孝、Archa H. Fox 、中川 真一、Gerard Pierron 、廣瀬 哲郎
  • 学会等名: 第19回日本RNA学会年会
• [学会発表] 核内構造体パラスペックルはNEAT1 lncRNAの複数の機能ドメインにより構築される (2017)
  • 著者名/発表者名: 山崎 智弘、Sylvie Souquere、木立 尚孝、Archa H. Fox、中川 真一、Gerard Pierron、廣瀬 哲郎
  • 学会等名: ConBio2017
• [図書] Applied RNA Bioscience (2018)
  • 著者名/発表者名: Seiji Masuda, Shingo Izawa, Sae Kato, Kei Kitahara, Takahiro Yamauchi, Naofumi Ito, Yuji Morita, Atsushi Ogawa, Kei Endo, Naoyuki Kataoka, Intisar Fouad Ali Mursi, Takayoshi Imai, Tomohiro Yamazaki, Eleonora Leucci, Yoshiya Ikawa, Jennifer Chu, Songling Bai, Yuhya Wakasa
  • 総ページ数: 286
  • 出版者: Springer
  • ISBN: 9789811083716
• [図書] Applied RNA Bioscience, Chapter 11, Long Noncoding RNAs and Their Applications:Focus on Architectural RNA (arcRNA), a Class of lncRNA (2018)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Yamazaki
  • 総ページ数: 286
  • 出版者: Springer
  • ISBN: 9789811083716
• [備考] 北海道大学遺伝子病制御研究所RNA生体機能分野
  • URL: http://www.igm.hokudai.ac.jp/rna/index.html
• [備考] ノンコーディングRNAネオタクソノミ
  • URL: https://ncrna.jp/works/publication/item/391-neat1
• [備考] 北海道大学プレスリリース
  • URL: https://www.hokudai.ac.jp/news/180622_pr2.pdf
• [備考] ライフサイエンス新着論文レビュー
  • URL: http://first.lifesciencedb.jp/archives/18394