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反応場に着目したpiRNA経路の生化学的解析

研究課題

研究課題/領域番号 18H05271
研究種目

基盤研究(S)

配分区分補助金
審査区分 大区分G
研究機関東京大学

研究代表者

泊 幸秀  東京大学, 定量生命科学研究所, 教授 (90447368)

研究分担者 中川 真一  北海道大学, 薬学研究院, 教授 (50324679)
研究期間 (年度) 2018-06-11 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
193,570千円 (直接経費: 148,900千円、間接経費: 44,670千円)
2022年度: 32,370千円 (直接経費: 24,900千円、間接経費: 7,470千円)
2021年度: 32,370千円 (直接経費: 24,900千円、間接経費: 7,470千円)
2020年度: 32,370千円 (直接経費: 24,900千円、間接経費: 7,470千円)
2019年度: 51,350千円 (直接経費: 39,500千円、間接経費: 11,850千円)
2018年度: 45,110千円 (直接経費: 34,700千円、間接経費: 10,410千円)
キーワードpiRNA / PIWI-interacting RNA / 反応場 / RNAサイレンシング / PIWI / 小分子RNA / GTSF1 / 細胞内構造体 / nuage / P-body / ミトコンドリア / Zucchini / Trimmer
研究成果の概要

piRNA が機能する「反応場」を、正しく活性のある形で試験管内に取り出し、そこで起こる生化学反応を詳細に解析するとともに、生物情報学を駆使することによってその反応の背後にある「ルール」を上手く抽出するという独自のアプローチによって、ミトコンドリア外膜上で起こるpiRNA前駆体から成熟体への生合成過程の分子メカニズムを解明した。また、カイコにおける新たなpiRNA反応場を発見し、その生物学的意義を明らかにした。さらには、piRNA生合成を大きく加速させる新規補助因子を発見した。また、piRNAが作られるゲノム領域である「piRNAクラスター」の詳細な性状解析を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

piRNAが機能する「反応場」を、正しく活性のある形で試験管内に取り出し、piRNAがはたらくまさにその「現場」を丁寧に素過程に分けて生化学的に解析するとともに、その結果を生物情報学的に検証しさらに発展させることによって、これまでにモデルに過ぎなかったpiRNAの成熟過程の分子メカニズムを正確に明らかにすることに成功した。また、これまでは、基本的には触媒作用を持つ酵素によってのみ再構成され理解されてきた生化学系に、「反応場」という観点を取り入れたことは、piRNA経路だけにとどまらず、細胞内の反応場に依存する他の様々な経路に広く適応可能であり、大きな波及効果を生み出すと考えられる。

評価記号
事後評価所見 (区分)

A+: 研究領域の設定目的に照らして、期待以上の成果があった

評価記号
中間評価所見 (区分)

A: 研究領域の設定目的に照らして、期待どおりの進展が認められる

報告書

(11件)
  • 2023 事後評価(所見) ( PDF )
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 研究概要(中間評価) ( PDF )   実績報告書   中間評価(所見) ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 研究概要(採択時) ( PDF )   審査結果の所見 ( PDF )   実績報告書
  • 研究成果

    (44件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (8件) 雑誌論文 (20件) (うち国際共著 4件、 査読あり 20件、 オープンアクセス 12件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 13件、 招待講演 14件) 産業財産権 (2件) (うち外国 1件)

  • [国際共同研究] University of Massachusetts/Thomas Jefferson University/Scripps Research(米国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] 上海科技大学(中国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Massachusetts/Thomas Jefferson University(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] 上海科技大学(中国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Massachusetts/Thomas Jefferson University(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] 上海科技大学(中国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Thomas Jefferson University(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Chinese Academy of Sciences(中国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] The piRNA cluster torimochi is an expanding transposon in cultured silkworm cells2023

    • 著者名/発表者名
      Shoji Keisuke、Umemura Yusuke、Katsuma Susumu、Tomari Yukihide
    • 雑誌名

      PLOS Genetics

      巻: 19 号: 2 ページ: e1010632-e1010632

    • DOI

      10.1371/journal.pgen.1010632

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Functional specialization of monocot DCL3 and DCL5 proteins through the evolution of the PAZ domain2022

    • 著者名/発表者名
      Chen Shirui、Liu Wei、Naganuma Masahiro、Tomari Yukihide、Iwakawa Hiro-oki
    • 雑誌名

      Nucleic Acids Research

      巻: 50 号: 8 ページ: 4669-4684

    • DOI

      10.1093/nar/gkac223

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Structure of the Dicer-2-R2D2 heterodimer bound to a small RNA duplex2022

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi Sonomi、Naganuma Masahiro、Nishizawa Tomohiro、Kusakizako Tsukasa、Tomari Yukihide、Nishimasu Hiroshi、Nureki Osamu
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 607 号: 7918 ページ: 393-398

    • DOI

      10.1038/s41586-022-04790-2

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] GTSF1 accelerates target RNA cleavage by PIWI-clade Argonaute proteins2022

    • 著者名/発表者名
      Arif Amena、Bailey Shannon、Izumi Natsuko、Anzelon Todd A.、Ozata Deniz M.、Andersson Cecilia、Gainetdinov Ildar、MacRae Ian J.、Tomari Yukihide、Zamore Phillip D.
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 608 号: 7923 ページ: 618-625

    • DOI

      10.1038/s41586-022-05009-0

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Revisiting the Glass Treatment for Single-Molecule Analysis of ncRNA Function2022

    • 著者名/発表者名
      Shen Shuting、Naganuma Masahiro、Tomari Yukihide、Tadakuma Hisashi
    • 雑誌名

      Methods Mol Biol

      巻: 2022;2509 ページ: 209-231

    • DOI

      10.1007/978-1-0716-2380-0_13

    • ISBN
      9781071623794, 9781071623800
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The two Gtsf paralogs in silkworms orthogonally activate their partner PIWI proteins for target cleavage2022

    • 著者名/発表者名
      Izumi Natsuko、Shoji Keisuke、Kiuchi Takashi、Katsuma Susumu、Tomari Yukihide
    • 雑誌名

      RNA

      巻: 29 号: 1 ページ: 18-29

    • DOI

      10.1261/rna.079380.122

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The mechanisms of siRNA selection by plant Argonaute proteins triggering DNA methylation2022

    • 著者名/発表者名
      Liu Wei、Shoji Keisuke、Naganuma Masahiro、Tomari Yukihide、Iwakawa Hiro-oki
    • 雑誌名

      Nucleic Acids Research

      巻: 50 号: 22 ページ: 12997-13010

    • DOI

      10.1093/nar/gkac1135

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Life of RISC: Formation, action, and degradation of RNA-induced silencing complex2022

    • 著者名/発表者名
      Iwakawa Hiro-oki、Tomari Yukihide
    • 雑誌名

      Molecular Cell

      巻: 82 号: 1 ページ: 30-43

    • DOI

      10.1016/j.molcel.2021.11.026

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ribosome stalling caused by the Argonaute-microRNA-SGS3 complex regulates the production of secondary siRNAs in plants2021

    • 著者名/発表者名
      Iwakawa Hiro-oki、Lam Andy Y.W.、Mine Akira、Fujita Tomoya、Kiyokawa Kaori、Yoshikawa Manabu、Takeda Atsushi、Iwasaki Shintaro、Tomari Yukihide
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: 35 号: 13 ページ: 109300-109300

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2021.109300

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Single-molecule analysis of processive double-stranded RNA cleavage by Drosophila Dicer-22021

    • 著者名/発表者名
      Naganuma Masahiro、Tadakuma Hisashi、Tomari Yukihide
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 12 号: 1 ページ: 4268-4268

    • DOI

      10.1038/s41467-021-24555-1

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] RNase κ promotes robust piRNA production by generating 2',3'-cyclic phosphate-containing precursors.2021

    • 著者名/発表者名
      Shigematsu M, Kawamura T, Morichika K, Izumi N, Kiuchi T, Honda S, Pliatsika V, Matsubara R, Rigoutsos I, Katsuma S, Tomari Y, Kirino Y.
    • 雑誌名

      Nat Commun.

      巻: 12 号: 1 ページ: 4498-4498

    • DOI

      10.1038/s41467-021-24681-w

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Cell-free reconstitution reveals the molecular mechanisms for the initiation of secondary siRNA biogenesis in plants2021

    • 著者名/発表者名
      Sakurai Yuriki、Baeg Kyungmin、Lam Andy Y. W.、Shoji Keisuke、Tomari Yukihide、Iwakawa Hiro-oki
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 118 号: 31

    • DOI

      10.1073/pnas.2102889118

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Mechanistic analysis of the enhanced RNAi activity by 6-mCEPh-purine at the 5′ end of the siRNA guide strand2020

    • 著者名/発表者名
      Brechin Vincent、Shinohara Fumikazu、Saito Jun-ichi、Seitz Herv?、Tomari Yukihide
    • 雑誌名

      RNA

      巻: 27 号: 2 ページ: 151-162

    • DOI

      10.1261/rna.073775.119

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] siRNA potency enhancement via chemical modifications of nucleotide bases at the 5′-end of the siRNA guide strand2020

    • 著者名/発表者名
      Shinohara Fumikazu、Oashi Taiji、Harumoto Toshimasa、Nishikawa Tomoyuki、Takayama Yuki、Miyagi Hikaru、Takahashi Yuichi、Nakajima Takahiro、Sawada Takashi、Koda Yasuo、Makino Asana、Sato Atsuko、Hamaguchi Kaori、Suzuki Michihiko、Yamamoto Junichiro、Tomari Yukihide、Saito Jun-Ichi
    • 雑誌名

      RNA

      巻: 27 号: 2 ページ: 163-173

    • DOI

      10.1261/rna.073783.119

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Zucchini consensus motifs determine the mechanism of pre-piRNA production2020

    • 著者名/発表者名
      Izumi Natsuko、Shoji Keisuke、Suzuki Yutaka、Katsuma Susumu、Tomari Yukihide
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 578 号: 7794 ページ: 311-316

    • DOI

      10.1038/s41586-020-1966-9

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Widespread Family of Heat-Resistant Obscure (Hero) Proteins Protect Against Protein Instability and Aggregation2020

    • 著者名/発表者名
      Tsuboyama K, Osaki T, Matsuura-Suzuki E, Kozuka-Hata H, Okada Y, Oyama M, Ikeuchi Y, Iwasaki S, Tomari Y
    • 雑誌名

      PLOS Biology

      巻: 18 号: 3 ページ: 3000632-3000632

    • DOI

      10.1371/journal.pbio.3000632

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] VCP Machinery Mediates Autophagic Degradation of Empty Argonaute2019

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Hotaka、Shoji Keisuke、Kiyokawa Kaori、Negishi Lumi、Tomari Yukihide
    • 雑誌名

      Cell Reports

      巻: 28 号: 5 ページ: 1144-1153

    • DOI

      10.1016/j.celrep.2019.07.003

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Identification of an AGO (Argonaute) protein as a prey of TER94/VCP2019

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Hotaka、Tomari Yukihide
    • 雑誌名

      Autophagy

      巻: 16 号: 1 ページ: 190-192

    • DOI

      10.1080/15548627.2019.1691351

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Iruka Eliminates Dysfunctional Argonaute by Selective Ubiquitination of Its Empty State2019

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Hotaka, Shoji Keisuke, Kiyokawa Kaori, Negishi Lumi, Tomari Yukihide
    • 雑誌名

      Molecular Cell

      巻: 73 号: 1 ページ: 119-129

    • DOI

      10.1016/j.molcel.2018.10.033

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Conformational Activation of Argonaute by Distinct yet Coordinated Actions of the Hsp70 and Hsp90 Chaperone Systems2018

    • 著者名/発表者名
      Tsuboyama K, Tadakuma H, Tomari Y
    • 雑誌名

      Molecular Cell

      巻: 70 号: 4 ページ: 722-729

    • DOI

      10.1016/j.molcel.2018.04.010

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Small RNAs2022

    • 著者名/発表者名
      泊 幸秀
    • 学会等名
      RNA2022, Colorado, USA
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The two Gtsf paralogs in silkworms orthogonally activate their partner PIWI proteins for target cleavage2022

    • 著者名/発表者名
      泊 幸秀
    • 学会等名
      The ”Argonautes” conference, Regensburg, Germany
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A canonical chaperone and a heat-resistant obscure (Hero) protein mediate similar aggregation suppression and conformational extension of TDP-432022

    • 著者名/発表者名
      泊 幸秀
    • 学会等名
      Cold Spring Harbor Asia, RNA Biology, AWAJI, Japan
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Assembly of the RNA Silencing Complex (and Beyond)2021

    • 著者名/発表者名
      泊 幸秀
    • 学会等名
      2021 RNA Biology Symposium
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] RNAサイレンシング複合体の形成と機能2021

    • 著者名/発表者名
      泊 幸秀
    • 学会等名
      日本エピジェネティクス研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Hero proteins: widespread protectors against protein instability2020

    • 著者名/発表者名
      泊 幸秀
    • 学会等名
      MBSJ 2020 Workshop
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The mechanism of pre-piRNA production2020

    • 著者名/発表者名
      泊 幸秀
    • 学会等名
      UTRs in Development and Disease
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Assembly of the RNA-induced silencing complex and beyond2019

    • 著者名/発表者名
      泊 幸秀
    • 学会等名
      RiboClub the 20th Anniversary
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Assembly and function of the RNA silencing complex2019

    • 著者名/発表者名
      泊 幸秀
    • 学会等名
      FASEB SRC The RNA Localization and Local Translation Conference
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 3′-end maturation of silkworm piRNAs2019

    • 著者名/発表者名
      泊 幸秀
    • 学会等名
      Keystone Symposia Small Regulatory RNAs
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A conserved step-wise maturation mechanism of piRNAs2018

    • 著者名/発表者名
      泊 幸秀
    • 学会等名
      EMBO Workshop: piRNAs and PIWI proteins
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Biochemical and biophysical dissection of RNA silencing2018

    • 著者名/発表者名
      泊 幸秀
    • 学会等名
      RNA-REG: Regulatory Circuits in RNA Biology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Iruka ensures the quality of Argonaute by selective ubiquitination of its empty state2018

    • 著者名/発表者名
      泊 幸秀
    • 学会等名
      CSH Asia Meeting on RNA Biology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Iruka ensures the quality of Argonaute by selective ubiquitination of its empty state2018

    • 著者名/発表者名
      泊 幸秀
    • 学会等名
      Joint Australia-Japan RNA Meeting 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [産業財産権] クライアントタンパク質を保護するタンパク質のスクリーニング方法並びに生理活性タンパク質安定化タンパク質および該タンパク質を含む医薬組成物2019

    • 発明者名
      泊 幸秀、岩崎 信太郎、坪山 幸太郎、他4名
    • 権利者名
      東京大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [産業財産権] Protein stabilization by fully unstructured proteins2018

    • 発明者名
      坪山 幸太郎, 岩崎 信太郎, 泊 幸秀
    • 権利者名
      東京大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 外国

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公開日: 2018-06-12   更新日: 2024-03-28  

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