転写産物の高精細プロファイリングによる転写と転写後プロセシングの共役機構の解明

• 研究領域: 高精細アプローチで迫る転写サイクル機構の統一的理解
• 研究課題/領域番号: 15H01350
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 東京医科歯科大学
• 研究代表者: 黒柳 秀人 東京医科歯科大学, 難治疾患研究所, 准教授 (30323702)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 11,700千円 (直接経費: 9,000千円、間接経費: 2,700千円); 2016年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円); 2015年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
• キーワード: 転写 / 新生RNA / 線虫 / 核質 / クロマチン / mRNAプロセシング / 遺伝子発現 / mRNA前駆体 / RNAプロセシング / 細胞分画

研究実績の概要

1．本研究課題では、多細胞モデル生物のmRNA前駆体が核内で転写され、転写後プロセシングを経て成熟mRNAとして細胞質へ到達する動的成熟過程を高精細にゲノムワイドで明らかにすること、および転写サイクルとプロセシングの共役における新奇の制御因子LST-3の機能ならびに転写速度の影響を個体レベルで解明することを目的としていた。前者については、線虫の新生を4-チオウリジンで代謝標識してクロマチン画分から経時的に抽出・精製し、新学術領域研究「先進ゲノム支援」の支援を受けてRNAseq解析を行い、さらにバイオインフォマティクス解析を行って、イントロンが除去される速度や順序についてゲノムワイドな情報を得た。後者については、lst-3変異体でのLST-3とRNAポリメラーゼIIのクロマチン免疫沈降―大規模シーケンス（ChIP-seq）解析を行い、発現遺伝子のプロモーター領域にLST-3が結合することが明らかとなった。さらに、lst-3変異体における修飾ヒストンに対する抗体を用いたChIP-seq解析も行い、現在詳細を解析、検証中である。これとは別に、lst-3変異体とは逆に相互排他的選択的エクソンが排除されやすくなる変異体について変異遺伝子の探索を行い、哺乳類で転写伸長の制御に関わると報告されている因子の相同遺伝子tcer-1を同定した。そしてTCER-1タンパク質に対する抗体を作製し、ChIP-seq解析を行い、解析を進めている。
２．線虫のトロポミオシンをコードするlev-11遺伝子のスプライスバリアントを詳細に解析し、エクソン7aを含む新たなアイソフォームとしてLEV-11Oを同定し、頭部体壁筋でのみ発現することを報告した。
３．線虫のmRNAプロセシング制御についての総説を発表した。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Tropomyosin isoforms differentially affect muscle contractility in the head and body regions of the nematode Caenorhabditis elegans (2018)
  • 著者名/発表者名: Barnes Dawn E.、Watabe Eichi、Ono Kanako、Kwak Euiyoung、Kuroyanagi Hidehito、Ono Shoichiro
  • 雑誌名: Molecular Biology of the Cell 巻: 29 号: 9 ページ: 1075-1088
  • DOI: 10.1091/mbc.e17-03-0152
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Phosphorylation of the RSRSP stretch is critical for splicing regulation by RNA-Binding Motif Protein 20 (RBM20) through nuclear localization (2018)
  • 著者名/発表者名: Rie Murayama, Mariko Kimura-Asami, Marina Togo-Ohno, Yumiko Yamasaki-Kato, Taeko K. Naruse, Takeshi Yamamoto, Takeharu Hayashi, Tomohiko Ai, Katherine G. Spoonamore, Richard J. Kovacs, Matteo Vatta, Mai Iizuka, Masumi Saito, Shotaro Wani, Yuichi Hiraoka, Akinori Kimura & Hidehito Kuroyanagi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 印刷中 号: 1 ページ: 8970-8983
  • DOI: 10.1038/s41598-018-26624-w
  • NAID: 120007031665
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] An emerging model organism Caenorhabditis elegans for alternative pre-mRNA processing in vivo (2017)
  • 著者名/発表者名: Shotaro Wani & Hidehito Kuroyanagi
  • 雑誌名: Wiley Interdisciplinary Reviews: RNA 巻: 印刷中 号: 6
  • DOI: 10.1002/wrna.1428
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Evolutionarily conserved autoregulation of alternative pre-mRNA splicing by ribosomal protein L10a. (2016)
  • 著者名/発表者名: Satomi Takei, Marina Togo-Ohno, Yutaka Suzuki and Hidehito Kuroyanagi
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: - 号: 12 ページ: 5585-5596
  • DOI: 10.1093/nar/gkw152
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Splicing factors control C. elegans behavioural learning in a single neuron by producing DAF-2c receptor. (2016)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Tomioka, Yasuki Naito, Hidehito KUROYANAGI, and Yuichi Iino.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: - 号: 1 ページ: 11645-11645
  • DOI: 10.1038/ncomms11645
  • NAID: 120006348540
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Genome-Wide Kinetic Analysis of Pre-mRNA Processing in Living Animals (2018)
  • 著者名/発表者名: 渡部栄地
  • 学会等名: 東京地区線虫勉強会
• [学会発表] 個体レベルで行うmRNA前駆体プロセシングの動態の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 渡部栄地、黒柳秀人
  • 学会等名: 第19回日本RNA学会年会
• [学会発表] Genome-wide kinetic analysis of pre-mRNA processing in living animals (2017)
  • 著者名/発表者名: Eichi Watabe, Hidehito Kuroyanagi
  • 学会等名: CSHL Meeting on 40 YEARS OF mRNA SPLICING: FROM DISCOVERY TO THERAPEUTICS
• [学会発表] 個体レベルで行う mRNA前駆体プロセシングの動態の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 渡部栄地、黒柳秀人
  • 学会等名: ConBio2017（2017年度生命科学系学会合同年次大会）
• [学会発表] Spatial and temporal analysis of nascent pre-mRNAs in living animals. (2016)
  • 著者名/発表者名: Eichi Watabe and Hidehito Kuroyanagi
  • 学会等名: RNA 2016: The 21st Annual Meeting of the RNA Society（第18回日本RNA学会年会共催）
  • 発表場所: 国立京都国際会館
  • 年月日: 2016-06-28
  • 国際学会
• [学会発表] 個体レベルで行う組織特異的転写後プロセシングの空間的・時間的動態の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 渡部栄地、黒柳秀人
  • 学会等名: 冬の若手ワークショップ201６＠山中湖
  • 発表場所: 山梨県南都留郡山中湖村
  • 年月日: 2016-02-04
• [学会発表] mRNA前駆体の転写とスプライシングを自己制御する因子の解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 黒柳秀人
  • 学会等名: 東京地区線虫勉強会
  • 発表場所: 東京大学浅野キャンパス
  • 年月日: 2015-11-07
• [図書] 遺伝子発現制御機構 (2017)
  • 著者名/発表者名: 田村隆明、浦聖惠（編）
  • 総ページ数: 264
  • 出版者: 東京化学同人
  • ISBN: 9784807909179
• [図書] 基礎分子生物学II:遺伝子発現制御機構ークロマチン，転写制御，エピジェネティクスー(仮称) (2017)
  • 著者名/発表者名: 田村隆明・浦聖恵（編） 黒柳秀人を含むのべ38名（著）
  • 出版者: 東京化学同人
• [備考] 東京医科歯科大学 難治疾患研究所 フロンティア研究室 遺伝子発現制御学
  • URL: http://www.tmd.ac.jp/end/
• [備考] 新学術領域研究「ノンコーディングRNAネオタクソノミ」研究成果紹介
  • URL: https://ncrna.jp/blog/item/370-rouge
• [備考] みらいぶプラス
  • URL: https://www.milive-plus.net/newleader/049/
• [備考] 東京医科歯科大学難治疾患研究所フロンティア研究室遺伝子発現制御学
  • URL: http://www.tmd.ac.jp/end/
• [備考] 新学術領域研究「転写サイクル」
  • URL: http://transcriptioncycle.org/