RNA依存性エフェクター複合体の構造機能解析

• 研究課題/領域番号: 18H02384
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分43020:構造生物化学関連
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 西増 弘志 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (00467044)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020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); 2020年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 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: 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: RNA / タンパク質 / CRISPR / RNAサイレンシング / 立体構造 / piRNA / 結晶構造 / 結晶構造解析

研究成果の概要

ショウジョウバエ由来PIWIタンパク質Piwiの結晶構造を決定し、PiwiがpiRNAと結合して生殖細胞を保護する分子基盤を明らかにした。さらに、様々な細菌に由来するCas9およびCas12の立体構造を解明し、CRISPR-Cas酵素の多様な作動機構の理解に貢献するとともに新たなゲノム編集技術の開発基盤を確立した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

原核生物のCRISPR-Cas獲得免疫機構および真核生物のRNAサイレンシング機構にかかわるRNA依存性ヌクレアーゼ複合体の構造機能解析を推進し、その多様な作動機構の一端を明らかにした。その結果、原核生物および真核生物のもつRNA依存性ヌクレアーゼの類似点および相違点が明らかになった。さらに、本研究の成果はゲノム編集やRNA干渉といった応用技術の開発基盤となることが期待される。

研究成果

• [国際共同研究] Broad Institute(米国)
• [国際共同研究] Broad Institute(米国)
• [雑誌論文] Crystal structure of Drosophila Piwi. (2020)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, S., Oe, A., Nishida, KM., Yamashita, K., Kajiya, A., Hirano, S., Matsumoto, N., Dohmae, N., Ishitani, R., Saito, K., Siomi, H., Nishimasu, H., Siomi, MC., and Nureki, O.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 11 号: 1 ページ: 858-858
  • DOI: 10.1038/s41467-020-14687-1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Structural basis for the promiscuous PAM recognition by Corynebacterium diphtheriae Cas9 (2019)
  • 著者名/発表者名: Hirano Seiichi、Abudayyeh Omar O.、Gootenberg Jonathan S.、Horii Takuro、Ishitani Ryuichiro、Hatada Izuho、Zhang Feng、Nishimasu Hiroshi、Nureki Osamu
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 10 号: 1 ページ: 1968-1968
  • DOI: 10.1038/s41467-019-09741-6
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Genome editing in plants by engineered CRISPR-Cas9 recognizing NG PAM (2018)
  • 著者名/発表者名: Endo Masaki、Mikami Masafumi、Endo Akira、Kaya Hidetaka、Itoh Takeshi、Nishimasu Hiroshi、Nureki Osamu、Toki Seiichi
  • 雑誌名: Nature Plants 巻: 5 号: 1 ページ: 14-17
  • DOI: 10.1038/s41477-018-0321-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cap-specific terminal N6-methylation of RNA by an RNA polymerase II?associated methyltransferase (2018)
  • 著者名/発表者名: Akichika Shinichiro、Hirano Seiichi、Shichino Yuichi、Suzuki Takeo、Nishimasu Hiroshi、Ishitani Ryuichiro、Sugita Ai、Hirose Yutaka、Iwasaki Shintaro、Nureki Osamu、Suzuki Tsutomu
  • 雑誌名: Science 巻: 363 号: 363 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1126/science.aav0080
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Structural insights into cGAMP degradation by Ecto-nucleotide pyrophosphatase phosphodiesterase 1 (2018)
  • 著者名/発表者名: Kato Kazuki、Nishimasu Hiroshi、Oikawa Daisuke、Hirano Seiichi、Hirano Hisato、Kasuya Go、Ishitani Ryuichiro、Tokunaga Fuminori、Nureki Osamu
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 9 号: 1 ページ: 4424-4424
  • DOI: 10.1038/s41467-018-06922-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Engineered CRISPR-Cas9 nuclease with expanded targeting space (2018)
  • 著者名/発表者名: Nishimasu Hiroshi、Shi Xi、Ishiguro Soh、Gao Linyi、Hirano Seiichi、Okazaki Sae、Noda Taichi、Abudayyeh Omar O.、Gootenberg Jonathan S.、Mori Hideto、Oura Seiya、Holmes Benjamin、Tanaka Mamoru、Seki Motoaki、Hirano Hisato、Aburatani Hiroyuki、Ishitani Ryuichiro、Ikawa Masahito、Yachie Nozomu、Zhang Feng、Nureki Osamu
  • 雑誌名: Science 巻: 361 号: 6408 ページ: 1259-1262
  • DOI: 10.1126/science.aas9129
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 立体構造に基づく CRISPR-Cas9の分子改変 (2018)
  • 著者名/発表者名: 西増 弘志
  • 学会等名: MBSJ2018
  • 招待講演
• [学会発表] Engineered CRISPR-Cas9 recognizing a single guanine PAM (2018)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Nishimasu
  • 学会等名: 第91回日本生化学会大会
  • 招待講演
• [備考]
  • URL: https://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/press/2018/6021/