細胞内RNA四重鎖を標的とする構造プローブ法の開発

• 研究課題/領域番号: 21K05314
• 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37030:ケミカルバイオロジー関連
• 研究機関: 宮崎大学
• 研究代表者: 石塚 匠 宮崎大学, 医学部, 学部講師 (50700085)
• 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: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: グアニン四重鎖構造 / RNA / セリウム / グアニン四重鎖

研究開始時の研究の概要

本研究ではRNAグアニン四重鎖構造(rG4)をヌクレオチドレベルの分解能で検出可能な技術を開発し、細胞内rG4構造の解析を行う。また、異なる細胞種や異なる細胞周期において本技術を応用し、細胞内のrG4構造の時空間的情報を取得する。その結果に基づきrG4に関する新たな機能を明らかにする。

研究実績の概要

本研究は、RNAグアニン四重鎖構造(rG4)をヌクレオチドレベルの分解能で検出可能な技術を開発することを目指した。rG4にCe(IV)/EDTAを作用させることでrG4内のループ部位にあたる一本鎖RNAのみを切断可能であることが明らかとなった。切断活性が最大となる条件を決定し、Ce(IV)/EDTAの作用機序をNMRおよび反応速度の物理化学的データの取得による解析も行い、さらに四重鎖に特異的な切断かどうかを評価するためRNA配列中のrGを四重鎖形成能に乏しい7-デアザグアノシンに置換した合成オリゴを用いると、切断活性が著しく低下したことから、四重鎖形成に依存した切断であることも明らかとなった。こうして、rG4をヌクレオチドレベルの分解能で検出可能な技術の開発に成功した。開発したrG4を標的とする構造解析法の実用性および汎用性を評価するため、テロメアRNA配列や神経変性疾患におけるリピート配列、mRNAおよび5’UTRにおける配列で形成されるrG4構造に対して本手法を応用した。また、rG4選択性を検証するため、ヘアピン、バルジやインターナルループ構造を有するRNA配列においても検討した。その結果、形成される構造により切断効率が異なることが明らかとなり、rG4選択的に解析できることを実証した。さらに、Ce(IV)/EDTAよるrG4の部位特異的切断の切断機構を明らかにするため、質量分析法により切断断片を調査した。その結果、ホスホジエステル結合は、加水分解的に3’および5’側の両側で起こることが確認され、クリアカットなrG4を標的とする構造解析法であることが明らかとなった。

研究成果

• [雑誌論文] Protective role of estrogen through G-protein coupled receptor 30 in a colitis mouse model (2024)
  • 著者名/発表者名: Fidya, Narantsog Choijookhuu, Makoto Ikenoue, Koichi Yano, Yu Yamaguma, Shinichiro Shirouzu, Kengo Kai, Takumi Ishizuka, Yoshitaka Hishikawa
  • 雑誌名: Histochemistry and Cell Biology 巻: 161 号: 1 ページ: 81-93
  • DOI: 10.1007/s00418-023-02235-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] The crucial role of SETDB1 in structural and functional transformation of epithelial cells during regeneration after intestinal ischemia reperfusion injury (2024)
  • 著者名/発表者名: Makoto Ikenoue, Narantsog Choijookhuu, Koichi Yano, Fidya, Nobuyasu Takahashi, Takumi Ishizuka, Shinichiro Shirouzu, Yu Yamaguma, Kengo Kai, Kazuhiro Higuchi, Akira Sawaguchi, Atsushi Nanashima, Yoshitaka Hishikawa
  • 雑誌名: Histochemistry and Cell Biology 巻: 161 号: 4 ページ: 325-336
  • DOI: 10.1007/s00418-023-02263-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] HMGB2 Promotes De Novo Lipogenesis to Accelerate Hepatocyte Proliferation During Liver Regeneration (2024)
  • 著者名/発表者名: Narantsog Choijookhuu, Koichi Yano, Baljinnyam Lkham-Erdene, Shinichiro Shirouzu, Toshiki Kubota, Fidya, Takumi Ishizuka, Kengo Kai, Etsuo Chosa, Yoshitaka Hishikawa
  • 雑誌名: Journal of Histochemistry & Cytochemistry 巻: - 号: 4 ページ: 245-264
  • DOI: 10.1369/00221554241241569
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 蛍光共鳴エネルギー移動（FRET）現象を利用した高感度<i>in situ</i> hybridization (2023)
  • 著者名/発表者名: 石塚 匠, Narantsog Choijookhuu, 柴田 恭明, 小路 武彦, 菱川 善隆
  • 雑誌名: 顕微鏡 巻: 58 号: 3 ページ: 117-122
  • DOI: 10.11410/kenbikyo.58.3_117
  • ISSN: 1349-0958, 2434-2386
  • 年月日: 2023-12-30
  • 査読あり
• [雑誌論文] An Advanced Detection System for <i>In Situ</i> Hybridization Using a Fluorescence Resonance Energy Transfer-based Molecular Beacon Probe (2022)
  • 著者名/発表者名: Narantsog Choijookhuu, Yasuaki Shibata, Takumi Ishizuka, Yan Xu, Takehiko Koji, Yoshitaka Hishikawa
  • 雑誌名: Ａｃｔａ Ｈｉｓｔｏｃｈｅｍｉｃａ ｅｔ Ｃｙｔｏｃｈｅｍｉｃａ 巻: 55 号: 5 ページ: 119-128
  • DOI: 10.1267/ahc.22-00075
  • ISSN: 0044-5991, 1347-5800
  • 年月日: 2022-10-28
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Click chemistry for fluorescence imaging via combination of a BODIPY-based ‘turn-on’ probe and a norbornene glucosamine (2022)
  • 著者名/発表者名: Zhiyong He, Takumi Ishizuka, Yoshitaka Hishikawa, Yan Xu
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 58 号: 89 ページ: 12479-12482
  • DOI: 10.1039/d2cc05359d
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Pivotal role of High-Mobility Group Box 2 in ovarian folliculogenesis and fertility (2022)
  • 著者名/発表者名: Shinichiro Shirouzu, Naohiro Sugita, Narantsog Choijookhuu, Yu Yamaguma, Kanako Takeguchi, Takumi Ishizuka, Mio Tanaka, Fidya, Kengo Kai, Etsuo Chosa, Yoshihiro Yamashita, Chihiro Koshimoto, Yoshitaka Hishikawa
  • 雑誌名: Journal of Ovarian Research 巻: 15 号: 1 ページ: 133-133
  • DOI: 10.1186/s13048-022-01071-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Crucial role of high-mobility group box 2 in mouse ovarian follicular development through estrogen receptor beta (2022)
  • 著者名/発表者名: Yu Yamaguma, Naohiro Sugita, Narantsog Choijookhuu, Koichi Yano, Deokcheol Lee, Makoto Ikenoue, Fidya, Shinichiro Shirouzu, Takumi Ishizuka, Mio Tanaka, Yoshihiro Yamashita, Etsuo Chosa, Noboru Taniguchi, Yoshitaka Hishikawa
  • 雑誌名: Histochemistry and Cell Biology 巻: 157 号: 3 ページ: 359-369
  • DOI: 10.1007/s00418-022-02074-4
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 肝再生過程におけるDNA四重鎖構造の肝細胞周期への関与 (2024)
  • 著者名/発表者名: 石塚 匠, Narantsog Choijookhuu, 白水 慎一郎, Fidya, 甲斐 健吾, 菱川 善隆
  • 学会等名: 第129回 日本解剖学会総会・全国学術集会
• [学会発表] マウス肝再生過程におけるグアニン四重鎖構造の発現動態研究 (2023)
  • 著者名/発表者名: 石塚 匠, Narantsog Choijookhuu, 白水 慎一郎, Fidya, 甲斐 健吾, 菱川 善隆
  • 学会等名: 第64回日本組織細胞化学会総会・学術集会
• [学会発表] 肝再生過程におけるグアニン四重鎖構造の肝細胞増殖への関与 (2023)
  • 著者名/発表者名: 石塚 匠, Narantsog Choijookhuu, 白水 慎一郎, Fidya, 甲斐 健吾, 菱川 善隆
  • 学会等名: 日本解剖学会 第79回 九州支部学術集会
• [学会発表] マウス肝再生過程におけるDNA四重鎖構造の肝細胞周期への関与 (2023)
  • 著者名/発表者名: 石塚 匠, Narantsog Choijookhuu, 白水 慎一郎, Fidya, 甲斐 健吾, 菱川 善隆
  • 学会等名: 第65回日本顕微鏡学会九州支部総会・学術講演会
• [学会発表] 肝再生モデルマウスを用いたグアニン四重鎖構造の機能解明 (2022)
  • 著者名/発表者名: 石塚 匠, Narantsog Choijookhuu, 矢野 公一, 池ノ上 実, 山隈 優, 白水 慎一郎, Fidya, 田中 美緒, 菱川 善隆
  • 学会等名: 第39回分子病理学研究会
• [学会発表] マウス卵巣におけるHMGB2の卵胞形成への関与 (2022)
  • 著者名/発表者名: 山隈 優, Narantsog Choijookhuu, 矢野 公一, 池ノ上 実, 甲斐 健吾, Fidya, 白水 慎一郎, 田中 美緒, 石塚 匠, 菱川 善隆
  • 学会等名: 第39回分子病理学研究会
• [学会発表] 蛍光共鳴エネルギー移動（FRET)を利用したin situ hybridization法 (2022)
  • 著者名/発表者名: 石塚 匠, Narantsog Choijookhuu, 柴田 恭明, 徐 岩, 小路 武彦, 菱川 善隆
  • 学会等名: 第64回日本顕微鏡学会九州支部集会
• [学会発表] Estrogen signaling inhibits intestinal epithelial remodeling through G-Protein Coupled Receptor 30 in DSS-induced colitis in mice (2022)
  • 著者名/発表者名: Fidya, Narantsog Choijookhuu, Makoto Ikenoue, Koichi Yano, Yu Yamaguma, Shinichiro Shirouzu, Kengo Kai, Takumi Ishizuka, Yoshitaka Hishikawa
  • 学会等名: 第128回日本解剖学会総会・全国学術集会
• [学会発表] マウス卵巣における HMGB2 の卵胞形成への関与 (2022)
  • 著者名/発表者名: 山隈 優, Narantsog Choijookhuu, 甲斐 健吾, Fidya, 白水 慎一郎, 石塚 匠, 菱川 善隆
  • 学会等名: 第128回日本解剖学会総会・全国学術集会
• [学会発表] 蛍光共鳴エネルギー移動 （FRET)を利用したin situ hybridizationの実際 (2021)
  • 著者名/発表者名: 菱川 善隆, Narantsog Choijookhuu, 石塚 匠, 柴田 恭明, 小路 武彦
  • 学会等名: 第62回日本組織細胞化学会総会・学術集会
• [図書] 組織細胞化学：In situ hybridization法 (2023)
  • 著者名/発表者名: 菱川 善隆, Narantsog Choijookhuu, 石塚 匠, 柴田 恭明, 小路 武彦
  • 総ページ数: 11
  • 出版者: 中西印刷
• [図書] In situ hybridization法 (2022)
  • 著者名/発表者名: 菱川 善隆, Narantsog Choijookhuu, 石塚 匠, 柴田 恭明, 小路 武彦
  • 総ページ数: 258
  • 出版者: 中西印刷
• [図書] 病理と臨床 (2022)
  • 著者名/発表者名: 菱川 善隆, Narantsog Choijookhuu, 石塚 匠, 柴田 恭明, 小路 武彦
  • 総ページ数: 424
  • 出版者: 文光堂
• [備考] 宮崎大学研究者データベース
  • URL: https://srhumdb.miyazaki-u.ac.jp/html/100001556_ja.html
• [備考] Researchmap
  • URL: https://researchmap.jp/takumiishizuka