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細胞内微細構造と新規RNAプロセシングが介在する翻訳の時空間制御システムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 21H02398
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43010:分子生物学関連
研究機関北海道大学

研究代表者

小谷 友也  北海道大学, 理学研究院, 准教授 (70419852)

研究分担者 山本 雄広  慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (50383774)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2023年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2022年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2021年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
キーワード卵母細胞 / mRNA / 翻訳制御 / 細胞内微細構造 / RNAプロセシング
研究開始時の研究の概要

遺伝子機能を正確に制御するために「翻訳制御」は極めて重要な役割を持つ。我々は翻訳制御機構を解析する画期的な技術を世界に先駆けて独自に確立し、本研究分野に新たな局面を切り開いてきた。本研究は、受精後の個体形成において翻訳制御が果たす役割と、これら一連の生命現象における翻訳制御システムの原理を解き明かすことを目的とする。得られる成果は、生物がどのように翻訳制御機構を統合し個体を作り出すのか、その全貌を知る糸口となると期待される。

研究成果の概要

卵母細胞は受精後の発生プロセスを進行させるため、翻訳を抑制した数千種類のmRNAを蓄積する。本研究は受精後にこれらmRNAがどの様な仕組みで翻訳を開始するのか、その解明を目的とした。本研究で、3’末端配列の短縮というmRNAの新たなプロセシングを発見し、この分子機構が翻訳を制御することを示すに至った。さらに、mRNAが顆粒状構造を形成し、その内部構造と性質の変化によって翻訳が制御されることを見出した。その成果は、受精後の発生が今まで未知であったメカニズムによって進行することを示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

翻訳による遺伝子機能制御は、生物のあらゆる組織・器官において重要な役割を持つと考えられるが、その研究は容易ではない。本研究における成果は、動物の卵が受精し、発生プロセスを進行させるために重要な翻訳制御機構の一端を解明したもので、個体形成の根源的な仕組みに迫るものと言える。その成果は基礎生物学的な研究に資するのみでなく、不妊の原因解明や生殖医療の発展、家畜動物の出産率向上など多くの分野に貢献することが期待される。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Visualizing the translational activation of a particular mRNA in zebrafish embryos using in situ hybridization and proximity ligation assay2024

    • 著者名/発表者名
      Sato Keisuke、Kotani Tomoya
    • 雑誌名

      STAR Protocols

      巻: 5 号: 2 ページ: 102951-102951

    • DOI

      10.1016/j.xpro.2024.102951

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Mature mRNA processing that deletes 3' end sequences directs translational activation and embryonic development2023

    • 著者名/発表者名
      Yuki Takada, Ludivine Fierro, Keisuke Sato, Takahiro Sanada, Anna Ishii, Takehiro Yamamoto and Tomoya Kotani
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 9 号: 47 ページ: 1-18

    • DOI

      10.1126/sciadv.adg6532

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Identification of embryonic RNA granules that act as sites of mRNA translation after changing their physical properties2022

    • 著者名/発表者名
      Sato Keisuke、Sakai Moeko、Ishii Anna、Maehata Kaori、Takada Yuki、Yasuda Kyota、Kotani Tomoya
    • 雑誌名

      iScience

      巻: 25 号: 6 ページ: 104344-104344

    • DOI

      10.1016/j.isci.2022.104344

    • 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] Tdrd3 regulates the progression of meiosis II through translational control of Emi2 mRNA in mouse oocytes.2021

    • 著者名/発表者名
      Takei N, Sato K, Takada Y, Iyyappan R, Susor A, Yamamoto T, and Kotani T.
    • 雑誌名

      Current Research in Cell Biology

      巻: 2 ページ: 100009-100009

    • DOI

      10.1016/j.crcbio.2021.100009

    • 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
  • [学会発表] マウス卵母細胞内のRNA結合タンパク質の分布と卵成熟過程における変化2023

    • 著者名/発表者名
      眞田崇弘, 小谷友也
    • 学会等名
      日本動物学会第94回山形大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ゼブラフィッシュ胚の初期発生と翻訳制御における3’UTR短縮の機能解析2023

    • 著者名/発表者名
      石井晏和, 佐藤圭祐, 小谷友也
    • 学会等名
      日本動物学会第94回山形大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] マウス卵母細胞内のmRNA-RNA結合タンパク質複合体の分布と卵成熟過程における変化2023

    • 著者名/発表者名
      眞田崇弘, 小谷友也
    • 学会等名
      第46回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ゼブラフィッシュ初期発生の翻訳制御におけるmRNAの3’UTRの長さとRNA結合タンパク質の機能解析2023

    • 著者名/発表者名
      佐藤圭祐, 小谷友也
    • 学会等名
      第46回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 3’非翻訳領域(UTR)の短縮による新規翻訳制御機構の解析2023

    • 著者名/発表者名
      石井晏和, 佐藤圭祐, 小谷友也
    • 学会等名
      第46回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] A novel molecular mechanism of zebrafish mRNA regulation in the early developmental stage2023

    • 著者名/発表者名
      Fierro Ludivine, 高田裕貴, 佐藤圭祐, 小谷友也
    • 学会等名
      第46回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] マウス初期発生における新規の母性mRNA転写後制御機構2022

    • 著者名/発表者名
      高田裕貴, 山本雄広, 小谷友也
    • 学会等名
      日本発生生物学会第55回金沢大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ゼブラフィッシュ初期発生におけるpou5f3 mRNA翻訳の時空間制御機構2022

    • 著者名/発表者名
      佐藤圭祐, 前畑香織, 安田恭大, 小谷友也
    • 学会等名
      日本発生生物学会第55回金沢大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Translational control of pou5f3 mRNA through shortening the 3’-end sequences during early development in zebrafish2022

    • 著者名/発表者名
      Ludivine FIERRO, Yuki TAKADA, Tomoya KOTANI
    • 学会等名
      日本発生生物学会第55回金沢大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ゼブラフィッシュ初期発生におけるRNA顆粒構造の維持と相転移による翻訳制御機構2022

    • 著者名/発表者名
      佐藤圭祐, 前畑香織, 安田恭大, 小谷友也
    • 学会等名
      日本動物学会第93回早稲田大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] マウス胚発生においてhnRNP DとPatl2は母性mRNAの翻訳を制御する2022

    • 著者名/発表者名
      眞田崇弘, 高田裕貴, 小谷友也
    • 学会等名
      日本動物学会第93回早稲田大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Zebrafish pou5f3 mRNA shortening as a translational regulation process, but not clearance, in the early development2022

    • 著者名/発表者名
      Ludivine FIERRO, Yuki TAKADA, Keisuke SATO, Tomoya KOTANI
    • 学会等名
      第3回フランス合同ミーティング
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] マウス初期発生におけるhnRNP DとPatl2による母性mRNAの翻訳制御2022

    • 著者名/発表者名
      眞田崇弘, 高田裕貴, 小谷友也
    • 学会等名
      第45回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 3’非翻訳領域末端の短縮による母性Pou5f1/Oct4 mRNA新規翻訳制御機構の解明2021

    • 著者名/発表者名
      高田裕貴, 小谷友也
    • 学会等名
      日本動物学会第92回米子大会(web開催)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ゼブラフィッシュ初期発生に重要なpou5f3 mRNA翻訳の時空間的制御機構2021

    • 著者名/発表者名
      佐藤圭祐, 小谷友也
    • 学会等名
      日本動物学会第92回米子大会(web開催)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] マウス卵母細胞におけるTdrd3を介したEmi2 mRNAの時期特異的な翻訳制御2021

    • 著者名/発表者名
      武井夏海, 佐藤圭祐, 高田裕貴, Iyyappan Rajan, Susor Andrej, 山本雄広, 小谷友也
    • 学会等名
      第44回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] マウス卵形成および胚発生における母性mRNAの3’非翻訳領域の短縮を介した新規翻訳制御機構2021

    • 著者名/発表者名
      高田裕貴, 山本雄広, 小谷友也
    • 学会等名
      第44回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 脊椎動物の初期発生におけるmRNAの時空間翻訳制御機構2021

    • 著者名/発表者名
      佐藤圭祐, 前畑香織, 酒井萌子, 高田裕貴, 安田恭大, 小谷友也
    • 学会等名
      第44回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 固相のRNA分子倉庫が液相のタンパク質合成工場に

    • URL

      https://www.hokudai.ac.jp/news/2022/06/rna.html

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

URL: 

公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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