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コドンの最適度に依存したmRNAの安定性制御機構と転写誘導・抑制の統合的理解

研究課題

研究課題/領域番号 23K23869
補助金の研究課題番号 22H02606 (2022-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2022-2023)
応募区分一般
審査区分 小区分43060:システムゲノム科学関連
研究機関東京大学

研究代表者

松尾 芳隆  東京大学, 医科学研究所, 准教授 (00725252)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2024年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2023年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2022年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
キーワード翻訳速度 / コドン / mRNA分解 / tRNA / リボソーム / mRNA
研究開始時の研究の概要

mRNAの発現は、特定のmRNA群の転写や分解を制御する機構に加え、コドンの最適度を決定するtRNAの細胞内存在量を中心とした翻訳環境によって支配されていることが明らかになってきた。しかし、特定のmRNA群の転写や分解を制御する機構と、その背後にあるコドン最適度によるmRNA の安定性制御機構との関係性・協調性に関する知見はほぼ皆無である。本研究では、出芽酵母の小胞体ストレスによって誘導される複数のmRNA発現制御機構を題材とし、tRNAの発現調節によるコドン最適度の再編成 とmRNAの転写誘導・抑制が協調的に制御される可能性を、マルチオミックス解析にて検証する。

研究実績の概要

mRNAの発現は、特定のmRNA群の転写や分解を制御する機構に加え、コドンの最適度を決定するtRNAの細胞内存在量を中心とした翻訳環境によって支配されていることが明らかになってきた。しかし、特定のmRNA群の転写や分解を制御する機構と、その背後にあるコドン最適度によるmRNAの安定性制御機構との関係性・協調性に関する知見はほぼ皆無である。本研究では、出芽酵母の小胞体ストレスによって誘導される複数のmRNA発現制御機構を題材とし、tRNAの発現調節によるコドン最適度の再編成とmRNAの転写誘導・抑制が協調的に制御される可能性を、マルチオミックス解析にて検証する。

本研究では、小胞体ストレス応答時①tRNAの発現変動(tRNA-seq or tRNA-microarray)、②mRNAの合成効率と分解効率の変化(RNA-seq, 4tU-seq)、③翻訳の変動(Ribo-seq)を網羅的に解析する。これにより、tRNAの発現調節によるコドン最適度の再編成とmRNAの転写誘導・抑制が協調的に制御される可能性を統合的に検証することを目指している。

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

本研究では、小胞体ストレス応答時①tRNAの発現変動(tRNA-seq or tRNA-microarray)、②mRNAの合成効率と分解効率の変化(RNA-seq, 4tU-seq)、③翻訳の変動(Ribo-seq)を網羅的に解析する。これにより、tRNAの発現調節によるコドン最適度の再編成とmRNAの転写誘導・抑制が協調的に制御される可能性を統合的に検証することを目指している。
本年度は①tRNAの発現変動(tRNA-seq or tRNA-microarray)、②mRNAの合成効率と分解効率の変化(RNA-seq, 4tU-seq)を調べる実験系の構築に成功した。

今後の研究の推進方策

本研究では、小胞体ストレス応答時①tRNAの発現変動(tRNA-seq or tRNA-microarray)、②mRNAの合成効率と分解効率の変化(RNA-seq, 4tU-seq)、③翻訳の変動(Ribo-seq)を網羅的に解析する。これにより、tRNAの発現調節によるコドン最適度の再編成とmRNAの転写誘導・抑制が協調的に制御される可能性を統合的に検証することを目指している。
本年度は①tRNAの発現変動(tRNA-seq or tRNA-microarray)、②mRNAの合成効率と分解効率の変化(RNA-seq, 4tU-seq)を調べる実験系の構築に成功した。
そこで今後は、様々な遺伝子欠損株を用いて、ERストレス化におけるtRNA・mRNA・翻訳の網羅的発現プロファイルの取得を進めていく。

報告書

(2件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 7件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] University of Munich(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Molecular basis for recognition and deubiquitination of 40S ribosomes by Otu22023

    • 著者名/発表者名
      Ikeuchi Ken、Ivic Nives、Buschauer Robert、Cheng Jingdong、Fr?hlich Thomas、Matsuo Yoshitaka、Berninghausen Otto、Inada Toshifumi、Becker Thomas、Beckmann Roland
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 14 号: 1 ページ: 2730-2730

    • DOI

      10.1038/s41467-023-38161-w

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Decoding of the ubiquitin code for clearance of colliding ribosomes by the RQT complex2023

    • 著者名/発表者名
      Matsuo Yoshitaka、Uchihashi Takayuki、Inada Toshifumi
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 14 号: 1 ページ: 79-79

    • DOI

      10.1038/s41467-022-35608-4

    • 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] Structural basis for clearing of ribosome collisions by the RQT complex2023

    • 著者名/発表者名
      Best Katharina、Ikeuchi Ken、Kater Lukas、Best Daniel、Musial Joanna、Matsuo Yoshitaka、Berninghausen Otto、Becker Thomas、Inada Toshifumi、Beckmann Roland
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 14 号: 1 ページ: 921-921

    • DOI

      10.1038/s41467-023-36230-8

    • 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] Molecular basis of eIF5A-dependent CAT tailing in eukaryotic ribosome-associated quality control2023

    • 著者名/発表者名
      Tesina Petr、Ebine Shuhei、Buschauer Robert、Thoms Matthias、Matsuo Yoshitaka、Inada Toshifumi、Beckmann Roland
    • 雑誌名

      Molecular Cell

      巻: 83 号: 4 ページ: 607-621.e4

    • DOI

      10.1016/j.molcel.2023.01.020

    • 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] Co-Translational Quality Control Induced by Translational Arrest2023

    • 著者名/発表者名
      Matsuo Yoshitaka、Inada Toshifumi
    • 雑誌名

      Biomolecules

      巻: 13 号: 2 ページ: 317-317

    • DOI

      10.3390/biom13020317

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] Sensing of individual stalled 80S ribosomes by Fap1 for nonfunctional rRNA turnover2022

    • 著者名/発表者名
      Li Sihan、Ikeuchi Ken、Kato Misaki、Buschauer Robert、Sugiyama Takato、Adachi Shungo、Kusano Hideo、Natsume Tohru、Berninghausen Otto、Matsuo Yoshitaka、Becker Thomas、Beckmann Roland、Inada Toshifumi
    • 雑誌名

      Molecular Cell

      巻: 82 号: 18 ページ: 3424-3437

    • DOI

      10.1016/j.molcel.2022.08.018

    • 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] A distinct mammalian disome collision interface harbors K63-linked polyubiquitination of uS10 to trigger hRQT-mediated subunit dissociation2022

    • 著者名/発表者名
      Narita Momoko、Denk Timo、Matsuo Yoshitaka、Sugiyama Takato、Kikuguchi Chisato、Ito Sota、Sato Nichika、Suzuki Toru、Hashimoto Satoshi,Machova Iva, Tesina Petr、Beckmann Roland、Inada Toshifumi
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 13 号: 1 ページ: 6411-6411

    • DOI

      10.1038/s41467-022-34097-9

    • 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] Two modes of Cue2-mediated mRNA cleavage with distinct substrate recognition initiate no-go decay2022

    • 著者名/発表者名
      Tomomatsu Shota、Watanabe Atsuya、Tesina Petr、Hashimoto Satoshi、Ikeuchi Ken、Li Sihan、Matsuo Yoshitaka、Beckmann Roland、Inada Toshifumi
    • 雑誌名

      Nucleic Acids Research

      巻: 51 号: 1 ページ: 253-270

    • DOI

      10.1093/nar/gkac1172

    • 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
  • [学会発表] Decoding of the ubiquitin code for clearance of colliding ribosomes by the RQT complex2023

    • 著者名/発表者名
      Yoshitaka Matsuo, Toshifumi Inada
    • 学会等名
      第24回日本RNA学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 翻訳異常の真の姿を捉える多角的アプローチ2023

    • 著者名/発表者名
      松尾芳隆
    • 学会等名
      日本植物学会第87回大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Co-translational quality control induced by translational arrest.2023

    • 著者名/発表者名
      Yoshitaka Matsuo
    • 学会等名
      第61回日本生物物理学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] The decoding of ubiquitin-code for clearance of ribosome collision by RQT complex.2022

    • 著者名/発表者名
      Yoshitaka Matsuo, Toshifumi Inada
    • 学会等名
      第45回分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] The decoding of ubiquitin-code for clearance of ribosome collision by RQT complex.2022

    • 著者名/発表者名
      Yoshitaka Matsuo, Takayuki Uchihashi, Toshifumi Inada
    • 学会等名
      The International Symposium in Tokyo 2022 "Ubiquitin New Frontier"
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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