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長鎖非コードRNA/RNAヘリカーゼ複合体による炎症病態における分子基盤の解明

研究課題

研究課題/領域番号 20K07444
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分49030:実験病理学関連
研究機関東京医科歯科大学

研究代表者

千葉 朋希  東京医科歯科大学, 大学院医歯学総合研究科, 助教 (00645830)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード炎症性サイトカイン / 長鎖非コードRNA / 長鎖費コードRNA / RNAヘリカーゼ / lncRNA / RNA helicase / Inflammation
研究開始時の研究の概要

炎症応答の新たな制御階層としてタンパク質をコードしない長鎖非コードRNA(Long non-coding RNA, lncRNA)による制御が注目されている。これまでに炎症性サイトカインの発現誘導に重要なlncRNAとしてLASCを同定した。LASCは転写因子NF-κBやRNAポリメラーゼの炎症性サイトカインの発現制御領域への動員を制御することで炎症性サイトカインの発現に重要であることを明らかにしてきたがその詳細なメカニズムとして、RNAヘリカーゼの寄与が重要であることが明らかになってきた。そこでLASC複合体による転写調節機構を分子生物学的な手法を駆使して明らかにすることを目指す。

研究実績の概要

新たに同定した長鎖非コードRNAが炎症性サイトカインてであるIL-6やTNFα、GM-CSFなどの産生に極めて重要であることを示してきた。また、このメカニズムとして転写因子NF-kBのプロモーター領域への動員およびそれに続くRNAポリメラーゼIIの動員の低下による転写レベルにおける制御であることを明らかにしてきた。 また、ゲノム編集技術を用いて遺伝子改変マウス(ノックアウトマウス)を作製し、個体レベルにおける炎症応答への寄与を検討し、LPS投与によるエンドトキシンショックに対して抵抗性を示す一方で、硫酸デキストランナトリウム(DSS)誘導性大腸炎においては、ノックアウトマウスは感受性を示し、体重減少とともに早期に死亡することを明らかにしてきた。腸管固有層の CD11b陽性マクロファージを単離し、炎症性サイトカインの発現を検討したところ、ノックアウトマウスでIL-6やIL12p40、GM-CSFの発現が顕著に低下していた。 その分子機構を明らかにするために結合タンパク質の探索を行ったところRNAヘリカーゼ有力な候補である可能性が示唆された。DHX9抗体を用いた Crosslinking and immunoprecipitation(CLIP)法を用いてDHX9と長鎖非コードRNAの結合を解析を行った。以上のことから、長鎖非コードRNAはRNAヘリカーゼなどのRNA結合タンパク質と複合体を形成することで炎症性サイトカインの産生を制御するとともに個体レベルにおいてエンドトキシンショックに対する抵抗性と腸炎における感受性に寄与することが示唆された。さらに、ノックアウトマウスにおいて炎症により誘導される単球やマクロファージの亜分画に変化が生じたことから、長鎖非コードRNAによるマクロファージの成熟や炎症部位への動員への寄与が考えられる。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

これまでの研究成果としてChromatin isolation by RNA purification (ChIRP)法を用いた非コードRNAと相互作用するタンパク質の同定とRNA免疫沈降法(RIP) やCrosslinking and immunoprecipitation法 (CLIP)を用いて、RNAヘリカーゼであるDHX9およびDDX5と多彩な機能が知られているRNA結合タンパク質でるHNRLPL が重要なパートナー分子である可能性が示唆され、HNRLPLについてはRIPアッセイにより長鎖費コードRNAとの結合が強く示唆された。DHX9をsiRNAによりノック ダウンするとIL-6やLCN2の発現低下が見られた。マクロファージは生体内において機能の異なるサブセットが存在することが近年の研究で明らかになってきてい るが、非コードRNAが肺や腸管に存在するCD11bおよびCD11c陽性のマクロファージに強く発現することが明らかになった。また、ノックアウトマウスにおいて炎 症により誘導される単球やマクロファージの亜分画に変化が生じることを明らかにし、炎症による肺障害や肝障害がノックインマウスで軽減することを明らかにした。しかし、コロナ禍におけるマウス飼育の制限により十分な数の マウスの解析が進んでいないため、当初の計画よりやや遅れを生じている。現在はマウスの匹数についても回復してきており、来年度の実験に支障はないと考え られる。

今後の研究の推進方策

ChIRP法に同定したRNAヘリカーゼであるDHX9が新規に同定した長鎖非コードRNAの機能に重要な役割を果たすことが示唆された。興味深いことにこれら3つのRNA結合タンパク質はすべて核へ局在することが知られていることから、長鎖費コードRNAが核内において炎症性サイトカインの転写を調節している可能性が示唆された。これらのRNA結合タンパク質はRNA結合ドメインを有するためRNA結合タンパク質であるのと同時に転写のコファクターとしての報告も複数あるため、これらRNA結合タンパク質が長鎖費コードRNAと複合体を形成し、炎症性サイトカインの転写調節に関わるという仮説のもと、野生型および長鎖費コードRNA欠損マクロファージにおいてDHX9、DDX5、HNRLPLに対する抗体を用いてChIPアッセイを行う。
ノックアウトマウスにおいて炎症により誘導される単球やマクロファージの亜分画が変化することが明らかになった。野生型およびノックアウトマウスにおいて該当する単球・マクロファージ分画をソーティングし、長鎖非コードRNAの発現および炎症性サイトカインの発現を解析する。さらに炎症モデルにおけるこれらの細胞集団の動態や組織における局在を明らかにしていく。

報告書

(4件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (14件) (うち国際共著 7件、 査読あり 14件、 オープンアクセス 9件)

  • [雑誌論文] The essential role of Mkx in periodontal ligament on the metabolism of alveolar bone and cementum2024

    • 著者名/発表者名
      Yagasaki Lisa、Chiba Tomoki、Kurimoto Ryota、Nakajima Mitsuyo、Iwata Takanori、Asahara Hiroshi
    • 雑誌名

      Regenerative Therapy

      巻: 25 ページ: 186-193

    • DOI

      10.1016/j.reth.2023.12.007

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] One‐step generation of mice with gene editing by <i>Tol2</i> transposon‐dependent <scp>gRNA</scp> delivery2023

    • 著者名/発表者名
      Inotsume Maiko、Chiba Tomoki、Matsushima Takahide、Kurimoto Ryota、Nakajima Mitsuyo、Kato Tomomi、Shishido Kana、Liu Lin、Kawakami Koichi、Asahara Hiroshi
    • 雑誌名

      FEBS Letters

      巻: 597 号: 7 ページ: 975-984

    • DOI

      10.1002/1873-3468.14605

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] RNA-binding protein LIN28A upregulates transcription factor HIF1α by posttranscriptional regulation via direct binding to UGAU motifs2023

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Hiroto、Uchida Yutaro、Kurimoto Ryota、Chiba Tomoki、Matsushima Takahide、Ito Yoshiaki、Inotsume Maiko、Miyata Kohei、Watanabe Kenta、Inada Masaki、Goshima Naoki、Uchida Tokujiro、Asahara Hiroshi
    • 雑誌名

      Journal of Biological Chemistry

      巻: 299 号: 1 ページ: 102791-102791

    • DOI

      10.1016/j.jbc.2022.102791

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Deletion of skeletal muscle Akt1/2 causes osteosarcopenia and reduces lifespan in mice2022

    • 著者名/発表者名
      Sasako Takayoshi、Umehara Toshihiro、Soeda Kotaro、Kaneko Kazuma、Suzuki Miho、Kobayashi Naoki、Okazaki Yukiko、Tamura-Nakano Miwa、Chiba Tomoki、Accili Domenico、Kahn C. Ronald、Noda Tetsuo、Asahara Hiroshi、Yamauchi Toshimasa、Kadowaki Takashi、Ueki Kohjiro
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 13 号: 1 ページ: 5655-5655

    • DOI

      10.1038/s41467-022-33008-2

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The mechanosensitive ion channel PIEZO1 is expressed in tendons and regulates physical performance2022

    • 著者名/発表者名
      Nakamichi Ryo、Ma Shang、Nonoyama Takayuki、Chiba Tomoki、Kurimoto Ryota、Ohzono Hiroki、Olmer Merissa、Shukunami Chisa、Fuku Noriyuki、Wang Guan、Morrison Errol、Pitsiladis Yannis P.、Ozaki Toshifumi、D’Lima Darryl、Lotz Martin、Patapoutian Ardem、Asahara Hiroshi
    • 雑誌名

      Science Translational Medicine

      巻: 14 号: 647 ページ: 647-647

    • DOI

      10.1126/scitranslmed.abj5557

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Cartilage Homeostasis and Osteoarthritis2022

    • 著者名/発表者名
      Fujii Yuta、Liu Lin、Yagasaki Lisa、Inotsume Maiko、Chiba Tomoki、Asahara Hiroshi
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 23 号: 11 ページ: 6316-6316

    • DOI

      10.3390/ijms23116316

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Single cell RNA sequencing reveals critical functions of Mkx in periodontal ligament homeostasis.2022

    • 著者名/発表者名
      Takada K, Chiba T, Miyazaki T, Yagasaki L, Nakamichi R, Iwata T, Moriyama K, Harada H, Asahara H.
    • 雑誌名

      Front Cell Dev Biol

      巻: 4 ページ: 1-13

    • DOI

      10.3389/fcell.2022.795441

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Functional validation of epitope-tagged ATF5 knock-in mice generated by improved genome editing of oviductal nucleic acid delivery (i-GONAD)2021

    • 著者名/発表者名
      Nakano Haruo、Kawai Shiori、Ooki Yusaku、Chiba Tomoki、Ishii Chiharu、Nozawa Takumi、Utsuki Hisako、Umemura Mariko、Takahashi Shigeru、Takahashi Yuji
    • 雑誌名

      Cell and Tissue Research

      巻: 385 号: 1 ページ: 239-249

    • DOI

      10.1007/s00441-021-03450-7

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mkx regulates the orthodontic tooth movement via osteoclast induction2021

    • 著者名/発表者名
      Miyazaki, T. Kurimoto, R. Chiba, T. Matsushima, T. Nakamichi, R. Tsutsumi, H. Takada, K. Yagasaki, L. Kato, T. Shishido, K. Kobayashi, Y. Matsumoto, T. Moriyama, K. Asahara, H.
    • 雑誌名

      J Bone Miner Metab

      巻: 39 号: 5 ページ: 780-786

    • DOI

      10.1007/s00774-021-01233-2

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Identification of chemical compounds regulating PD‐L1 by introducing HiBiT‐tagged cells2021

    • 著者名/発表者名
      Uchida Yutaro、Matsushima Takahide、Kurimoto Ryota、Chiba Tomoki、Inutani Yuki、Asahara Hiroshi
    • 雑誌名

      FEBS Letters

      巻: 595 号: 5 ページ: 563-576

    • DOI

      10.1002/1873-3468.14032

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The tRNA pseudouridine synthase TruB1 regulates the maturation of let‐7 miRNA2020

    • 著者名/発表者名
      Kurimoto Ryota、Chiba Tomoki、Ito Yoshiaki、Matsushima Takahide、Yano Yuki、Miyata Kohei、Yashiro Yuka、Suzuki Tsutomu、Tomita Kozo、Asahara Hiroshi
    • 雑誌名

      The EMBO Journal

      巻: 39 号: 20

    • DOI

      10.15252/embj.2020104708

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] In vitro Neo-Genesis of Tendon/Ligament-Like Tissue by Combination of Mohawk and a Three-Dimensional Cyclic Mechanical Stretch Culture System2020

    • 著者名/発表者名
      Kataoka Kensuke、Kurimoto Ryota、Tsutsumi Hiroki、Chiba Tomoki、Kato Tomomi、Shishido Kana、Kato Mariko、Ito Yoshiaki、Cho Yuichiro、Hoshi Osamu、Mimata Ayako、Sakamaki Yuriko、Nakamichi Ryo、Lotz Martin K.、Naruse Keiji、Asahara Hiroshi
    • 雑誌名

      Frontiers in Cell and Developmental Biology

      巻: 8 ページ: 307-307

    • DOI

      10.3389/fcell.2020.00307

    • NAID

      120006869584

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Analysis of the Mouse Y Chromosome by Single-Molecule Sequencing With Y Chromosome Enrichment2020

    • 著者名/発表者名
      Yano Yuki、Chiba Tomoki、Asahara Hiroshi
    • 雑誌名

      Frontiers in Genetics

      巻: 11 ページ: 406-406

    • DOI

      10.3389/fgene.2020.00406

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] MicroRNA Expression Profiling, Target Identification, and Validation in2020

    • 著者名/発表者名
      Chiba Tomoki、Kurimoto Ryota、Matsushima Takahide、Ito Yoshiaki、Nakamichi Ryo、Lotz Martin、Asahara Hiroshi
    • 雑誌名

      Methods in Molecular Biology

      巻: 2245 ページ: 151-166

    • DOI

      10.1007/978-1-0716-1119-7_11

    • ISBN
      9781071611180, 9781071611197
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-12-25  

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