RNAサイレンシングの分子機構の解明

• 研究課題/領域番号: 26291010
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 構造生物化学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 西増 弘志 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (00467044)
• 連携研究者: 濡木 理 東京大学, 大学院理学系研究科, 教授 (10272460) ; 塩見 美喜子 東京大学, 大学院理学系研究科, 教授 (20322745) ; 塩見 春彦 慶應義塾大学, 医学部, 教授 (60202107) ; 柴田 幹大 金沢大学, 新学術創成研究機構, 准教授 (80631027) ; 古寺 哲幸 金沢大学, 理工研究域, 准教授 (30584635)
• 研究協力者: Zhang Feng Broad Institute, Associate Professor
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円); 2016年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2015年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2014年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
• キーワード: 非コードRNA / CRISPR / Cas9 / Argonaute / piRNA / ゲノム編集 / RNA / 結晶構造 / Maelstrom / Crystal structure / Ribonuclease / CRISPR-Cas9

研究成果の概要

カイコに由来するPIWIタンパク質（Siwi）を精製し、その結晶構造を世界で初めて解明した。その結果、SiwiがpiRNAと結合して生殖細胞を守る分子機構の一端が明らかになった。さらに、様々な細菌に由来するCas9およびCpf1の結晶構造を解明し、CRISPR-Cas酵素の多様な作動機構の理解に貢献するとともに新たなゲノム編集技術の開発基盤を確立した。

研究成果

• [国際共同研究] Broad Institute/NIH(米国)
• [国際共同研究] Broad Institute of MIT and Harvard(米国)
• [雑誌論文] Structure of Cpf1 in Complex with Guide RNA and Target DNA (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamano T, Nishimasu H, Zetsche B, Hirano H, Slaymaker IM, Li Y, Fedorova I, Nakane T, Makarova KS, Koonin EV, Ishitani R, Zhang F, Nureki O
  • 雑誌名: Cell 巻: 165 号: 4 ページ: 946-962
  • DOI: 10.1016/j.cell.2016.04.003
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Crystal structure of silkworm PIWI-clade Argonaute Siwi bound to piRNA (2016)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto N, Nishimasu H, Sakakibara K, Nishida KM, Hirano T, Ishitani R, Siomi H, Siomi MC, Nureki O
  • 雑誌名: Cell 巻: 167 号: 2 ページ: 484-497
  • DOI: 10.1016/j.cell.2016.09.002
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Crystal Structure of the Minimal Cas9 from Campylobacter jejuni Reveals the Molecular Diversity in the CRISPR-Cas9 Systems (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamada M, Watanabe Y, Gootenberg JS, Hirano H, Ran FA, Nakane T, Ishitani R, Zhang F, Nishimasu H, Nureki O
  • 雑誌名: Mol Cell 巻: 65 号: 6 ページ: 1109-1121
  • DOI: 10.1016/j.molcel.2017.02.007
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structure and Engineering of Francisella novicida Cas9 (2016)
  • 著者名/発表者名: Hisato Hirano, Jonathan S. Gootenberg, Takuro Horii, Omar O. Abudayyeh, Mika Kimura, Takanori Nakane, Ryuichiro Ishitani, Izuho Hatada, Feng Zhang, Hiroshi Nishimasu, Osamu Nureki
  • 雑誌名: Cell 巻: 164 号: 5 ページ: 950-961
  • DOI: 10.1016/j.cell.2016.01.039
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structural Basis for the Altered PAM Specificities of Engineered CRISPR-Cas9 (2016)
  • 著者名/発表者名: Seiichi Hirano, Hiroshi Nishimasu, Ryuichiro Ishitani, Osamu Nureki
  • 雑誌名: Molecular Cell 巻: 61 号: 6 ページ: 886-894
  • DOI: 10.1016/j.molcel.2016.02.018
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Crystal Structure of Staphylococcus aureus Cas9 (2015)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Nishimasu, Le Cong, Winston X. Yan, F. Ann Ran, Bernd Zetsche, Yinqing Li, Arisa Kurabayashi, Ryuichiro Ishitani, Feng Zhang, Osamu Nureki
  • 雑誌名: Cell 巻: 162 号: 5 ページ: 1113-1126
  • DOI: 10.1016/j.cell.2015.08.007
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Genome-scale transcriptional activation by an engineered CRISPR-Cas9 complex (2015)
  • 著者名/発表者名: Konermann S*, Brigham MD*, Trevino AE, Joung J, Abudayyeh OO, Barcena C, Hsu PD, Habib N, Gootenberg JS, Nishimasu H, Nureki O, Zhang F
  • 雑誌名: Nature 巻: 517 号: 7536 ページ: 583-588
  • DOI: 10.1038/nature14136
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Crystal Structure and Activity of the Endoribonuclease Domain of the piRNA Pathway Factor Maelstrom (2015)
  • 著者名/発表者名: Naoki Matsumoto, Kaoru Sato, Hiroshi Nishimasu, Yurika Namba, Kana Miyakubi, Naoshi Dohmae, Ryuichiro Ishitani, Haruhiko Siomi, Mikiko C. Siomi, Osamu Nureki
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 11 号: 3 ページ: 1-10
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2015.03.030
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Crystal structure of silkworm PIWI, Siwi, in complex with piRNA (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Nishimasu, Naoki Matsumoto, Kazuhiro Sakakibara, Kazumichi Nishida, Ryuichiro Ishitani, Haruhiko Siomi, Mikiko C. Siomi, Osamu Nureki
  • 学会等名: RNA2016
  • 発表場所: 京都国際会館（京都府京都市）
  • 年月日: 2016-06-28
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 小型CRISPR-Cas9の結晶構造 (2015)
  • 著者名/発表者名: 西増弘志、石谷隆一郎、濡木 理
  • 学会等名: BMB2015
  • 発表場所: 神戸国際会議場（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-12-03
• [学会発表] CRISPR-Cas9の結晶構造 (2015)
  • 著者名/発表者名: 西増弘志
  • 学会等名: 第53回日本生物物理学会年会
  • 発表場所: 金沢大学（石川県金沢市）
  • 年月日: 2015-09-15
  • 招待講演
• [学会発表] Cas9-ガイド鎖RNA-標的DNAの結晶構造 (2014)
  • 著者名/発表者名: 西増弘志
  • 学会等名: 平成26年度日本結晶学会年会
  • 発表場所: 東京大学（東京）
  • 年月日: 2014-11-03
  • 招待講演
• [学会発表] Crystal structure of Cas9 in complex with guide RNA and target DNA (2014)
  • 著者名/発表者名: Nishimasu H, Ran FA, Ishitani R, Zhang F, Nureki O
  • 学会等名: 平成26年度日本結晶学会年会
  • 発表場所: 東京大学（東京）
  • 年月日: 2014-11-01
• [学会発表] Cas9-ガイド鎖RNA-標的DNA三者複合体の結晶構造 (2014)
  • 著者名/発表者名: 西増弘志
  • 学会等名: 第87回日本生化学会大会
  • 発表場所: 京都国際会館（京都）
  • 年月日: 2014-10-16
• [学会発表] Crystal structure of Cas9 in complex with guide RNA and target DNA (2014)
  • 著者名/発表者名: Nishimasu H, Ran FA, Ishitani R, Zhang F, Nureki O
  • 学会等名: 第87回日本生化学会大会
  • 発表場所: 京都国際会館（京都）
  • 年月日: 2014-10-16
• [学会発表] 立体構造から迫る酵素の作動機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 西増弘志
  • 学会等名: 第87回日本生化学会大会
  • 発表場所: 京都国際会館（京都）
  • 年月日: 2014-10-15
  • 招待講演
• [学会発表] Cas9を応用した新規技術 (2014)
  • 著者名/発表者名: 西増弘志
  • 学会等名: 第14回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: ワークピア横浜（横浜）
  • 年月日: 2014-06-25
  • 招待講演
• [学会発表] Crystal structure of Cas9 in complex with guide RNA and target DNA (2014)
  • 著者名/発表者名: Nishimasu H, Ran FA, Ishitani R, Zhang F, Nureki O
  • 学会等名: 第14回日本蛋白質科学会年会
  • 発表場所: ワークピア横浜（横浜）
  • 年月日: 2014-06-25
• [学会発表] Crystal structure of Cas9 in complex with guide RNA and target DNA (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Nishimasu
  • 学会等名: CRISPR2014
  • 発表場所: Berlin (Germany)
  • 年月日: 2014-05-16
• [学会発表] Crystal structure of Cas9 in complex with guide RNA and target DNA (2014)
  • 著者名/発表者名: 西増弘志
  • 学会等名: The 14th Tokyo RNA Club
  • 発表場所: 東京大学（東京）
  • 年月日: 2014-05-09
  • 招待講演
• [備考] ゲノム編集のための「小さなはさみ」のかたち
  • URL: http://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/press/2015/36.html
• [備考] ゲノム編集のための新たな「はさみ」-立体構造にもとづくCRISPR-Cas9の改変-
  • URL: https://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/press/2016/4599/