ヒトにおけるmicroRNAマシナリーによる翻訳抑制の作動原理の解明

• 研究領域: ノンコーディングRNAネオタクソノミ
• 研究課題/領域番号: 17H05607
• 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: 近畿大学
• 研究代表者: 藤原 俊伸 近畿大学, 薬学部, 教授 (80362804)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円); 2018年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2017年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
• キーワード: miRNA作動原理 / 翻訳制御 / RNA-タンパク質複合体（RNP） / microRNA / RNA結合タンパク質 / mRNA-タンパク質複合体（mRNP） / mRNA分解 / miRNA

研究実績の概要

miRNAは、Agoタンパク質と複合体（miRISC）を形成し、標的mRNAのpoly(A)鎖の分解と翻訳抑制という二つの経路を介して、遺伝子発現を抑制する。我々は、miRNAによる翻訳開始抑制時に、翻訳開始過程のどのステップが標的とされているのか、またどのような因子を標的としているのかを、ヒト培養細胞抽出液を用いた独自のin vitro翻訳系およびmRNA-タンパク質複合体（mRNP）pull-down法を用いて解析した。そして、miRNA存在下においては、翻訳開始複合体eIF4Fの構成因子であるeIF4A（eIF4AI、eIF4AII）が、eIF4F複合体から除外されていることを直接的に証明している。しかしながら、miRNA反応マシナリーがどのようにしてeIF4Aを翻訳開始複合体より解離させているのかについては依然不明である。
我々はこれまでに、CCR4-NOT複合体の構成因子がmiRNAに誘導される翻訳開始抑制にどのように寄与するかを、各構成因子のノックアウトMEF（Mouse Embryonic Fibroblast）細胞を用いて解析を進めてきた。その結果、TNRC6タンパク質のmiRNAによる翻訳抑制への寄与をはじめ、これまで報告されてきたCCR4-NOT複合体を中心とする分子機構では説明がつかない結果を得たので報告する。さらに、ヒト培養細胞抽出液によるin vitro翻訳系を用いたmRNA pull-down法により、miRISCが形成された標的mRNA上のみに存在するタンパク質を精製し、質量分析によりmiRISCによる翻訳抑制に必要であると考えられる因子Xを同定した。

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] University Medical Center Hamburg(ドイツ)
• [国際共同研究] Center for Molecular Neurobiology (ZMNH)(ドイツ)
• [国際共同研究] McGill University(カナダ)
• [雑誌論文] Emerging Evidence of Translational Control by AU-Rich Element-Binding Proteins (2019)
  • 著者名/発表者名: Otsuka Hiroshi、Fukao Akira、Funakami Yoshinori、Duncan Kent E.、Fujiwara Toshinobu
  • 雑誌名: Frontiers in Genetics 巻: 10 ページ: 322-322
  • DOI: 10.3389/fgene.2019.00332
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Identification of matrix metalloproteinase 9-interacting sequences in staphylococcal superantigen-like protein 5. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kohno K, Itoh S, Hanai A, Takii T, Fujiwara T, Onozaki K, Tsuji T, Hida S.
  • 雑誌名: Biochem Biophys Res Commun. 巻: 497(2) 号: 2 ページ: 713-718
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2018.02.138
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The CCR4-NOT deadenylase complex controls Atg7-dependent cell death and heart function (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi Tomokazu et al
  • 雑誌名: Science Signaling 巻: 11 号: 516 ページ: 3638-3638
  • DOI: 10.1126/scisignal.aan3638
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Translation of Hepatitis A Virus IRES Is Upregulated by a Hepatic Cell-Specific Factor (2018)
  • 著者名/発表者名: Sadahiro Akitoshi、Fukao Akira、Kosaka Mio、Funakami Yoshinori、Takizawa Naoki、Takeuchi Osamu、Duncan Kent E.、Fujiwara Toshinobu
  • 雑誌名: Frontiers in Genetics 巻: 9 ページ: 1-10
  • DOI: 10.3389/fgene.2018.00307
  • NAID: 120006534584
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The coupled- and uncoupled mechanisms by which trans-acting factors regulate mRNA stability and translation (2017)
  • 著者名/発表者名: Fukao, A., and Fujiwara, T.
  • 雑誌名: The Journal of Biochemistry 巻: 161 ページ: 309-314
  • DOI: 10.1093/jb/mvw086
  • NAID: 40021219745
  • 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] Kribellosides, novel RNA 5′-triphosphatase inhibitors from the rare actinomycete Kribbella sp. MI481-42F6 (2017)
  • 著者名/発表者名: Igarashi Masayuki、Sawa Ryuichi、Yamasaki Manabu、Hayashi Chigusa、Umekita Maya、Hatano Masaki、Fujiwara Toshinobu、Mizumoto Kiyohisa、Nomoto Akio
  • 雑誌名: The Journal of Antibiotics 巻: 70 号: 5 ページ: 582-589
  • DOI: 10.1038/ja.2016.161
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spatial regulation of the KH domain RNA-binding protein Rnc1 mediated by a Crm1-independent nuclear export system in Schizosaccharomyces pombe. (2017)
  • 著者名/発表者名: Satoh R, Matsumura Y, Tanaka A, Takada M, Ito Y, Hagihara K, Inari M, Kita A, Fukao A, Fujiwara T, Hirai S, Tani T, Sugiura R.
  • 雑誌名: Mol Microbiol. 巻: 104 号: 3 ページ: 428-448
  • DOI: 10.1111/mmi.13636
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] 細胞・組織特異性を規定するリボソーム結合因子を介した転写後制御機構 (2018)
  • 著者名/発表者名: 藤原俊伸
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 哺乳類におけるmiRISCによる翻訳抑制機構の解明 (2018)
  • 著者名/発表者名: 坂村由梨佳、友廣拓生、大塚衆志、深尾亜喜良、船上仁範、鈴木亨、山本雅、藤原俊伸
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] ポリオウイルス組織特異性を生み出す,IRES依存的翻訳制御機構の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 石田一希、貞廣暁利、安達俊吾、深尾亜喜良、船上仁範、夏目徹、藤原俊伸
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] New insights into CCR4-Not deadenylase complex function in microRNA-mediated gene silencing (2018)
  • 著者名/発表者名: Yurika Sakamura、Takumi Tomohiro、Hiroshi Otsuka、Akira Fukao、Kent E Duncan、Toshinobu Fujiwara
  • 学会等名: The complex life of RNA
  • 国際学会
• [学会発表] ARE binding protein ZFP36L1 represses translation via CCR4-NOT complex independently of RNA degradation machinery (2018)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Otsuka、Akira Fukao、Kent E Duncan、Toshinobu Fujiwara
  • 学会等名: Translational Control
  • 国際学会
• [学会発表] New insights into CCR4-Not deadenylase complex function in microRNA-mediated gene silencing (2018)
  • 著者名/発表者名: Akira Fukao、Takumi Tomohiro、Yurika Sakamura、Hiroshi Otsuka、Kent E Duncan、Yukihide Tomari、Toshinobu Fujiwara
  • 学会等名: Translational Control
  • 国際学会
• [学会発表] ARE binding protein ZFP36L1 represses translation via CCR4-NOT complex independently of RNA degradation machinery (2018)
  • 著者名/発表者名: Toshinobu Fujiwara
  • 学会等名: ELAVENICE 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ARE結合タンパク質AUF1による遺伝子発現制御機構の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 深尾亜喜良、西阪皓理、松木香菜子、大塚衆志、船上仁範、藤原俊伸
  • 学会等名: 第20回日本RNA学会年会
• [学会発表] ZFP36L1による脱アデニル化非依存的な翻訳抑制の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 大塚衆志、深尾亜喜良、船上仁範、藤原俊伸
  • 学会等名: 第20回日本RNA学会年会
• [学会発表] MicroRNAを介した遺伝子サイレンシングにおけるCCR4‐NOT脱アデニル化酵素複合体の機能解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 友廣拓生、坂村由梨佳、大塚衆志、深尾亜喜良、鈴木亨、山本雅、泊幸秀、藤原俊伸
  • 学会等名: 第20回日本RNA学会年会
• [学会発表] 哺乳類におけるmiRISCによる翻訳抑制機構の新たな知見 (2018)
  • 著者名/発表者名: 坂村由梨佳、友廣拓生、大塚衆志、深尾亜喜良、船上仁範、鈴木亨、山本雅、足立俊吾、夏目徹、藤原俊伸
  • 学会等名: 第20回日本RNA学会年会
• [学会発表] ポリオウイルス組織特異性を生み出すIRES依存的翻訳制御機構の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 石田一希、貞廣暁利、安達俊吾、深尾亜喜良、船上仁範、夏目徹、藤原俊伸
  • 学会等名: 第20回日本RNA学会年会
• [学会発表] A型肝炎ウイルスIRES依存的翻訳は肝臓特異的因子により活性化される. (2018)
  • 著者名/発表者名: 貞廣暁利、深尾亜喜良、小坂実央、滝沢直己、船上仁範、竹内理、Kent E Duncan、藤原俊伸
  • 学会等名: 第20回日本RNA学会年会
• [学会発表] ZFP36L1 represses translation initiation independently of deadenylation mediated by AU-Rich elements (2018)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Otsuka、Akira Fukao、Kent E Duncan、Toshinobu Fujiwara
  • 学会等名: FASEB Science Research Conferences
  • 国際学会
• [学会発表] New insights into CCR4-Not deadenylase complex function in microRNA-mediated gene silencing (2018)
  • 著者名/発表者名: Takumi Tomohiro、Yurika Sakamura、Hiroshi Otsuka、Akira Fukao、Kent E Duncan、Toshinobu Fujiwara
  • 学会等名: FASEB Science Research Conferences
  • 国際学会
• [学会発表] 非典型的な翻訳開始機構から見えてきた巧妙なタンパク質合成制御機構 (2018)
  • 著者名/発表者名: 藤原俊伸
  • 学会等名: 第6回CCR4-NOT研究会
  • 招待講演
• [学会発表] Poliovirusの組織特異的増殖を生み出すIRES特異的翻訳機構の解明 (2017)
  • 著者名/発表者名: 藤原俊伸
  • 学会等名: ConBio2017
  • 招待講演
• [学会発表] ZFP36L1 represses translation initiation independently of deadenylation mediated by AU-RICH element (2017)
  • 著者名/発表者名: Toshinobu Fujiwara
  • 学会等名: Cutting Edge Developments in RNA Biology
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ZFP36L1 represses translation initiation independently of deadenylation mediated by AU-RICH element (2017)
  • 著者名/発表者名: Fukao A, Otsuka H, Funakami Y, Duncan K, Fujiwara T
  • 学会等名: EMBO Conference Protein Synthesis and Translational Control
  • 国際学会
• [学会発表] Elucidation of elementary processes in which RNA-Binding protein HuD (2017)
  • 著者名/発表者名: Otsuka H, Fukao A, Funakami Y, Duncan K, Fujiwara T
  • 学会等名: EMBO Conference Protein Synthesis and Translational Control
  • 国際学会
• [学会発表] Analyses of cell type specific translation from IRES mRNA derived from two different poliovirus strains (2017)
  • 著者名/発表者名: Sadahiro A, Fukao A, Duncan K, Takeuchi O, Fujiwara T
  • 学会等名: RNA 2017 (The 22nd Annual Meeting of the RNA Society)
  • 国際学会
• [学会発表] The novel function of PABP interacting protein 1 (Paip 1) in translation initiation (2017)
  • 著者名/発表者名: Aoyama T, Fukao A, Sonenberg N, Fujiwara T
  • 学会等名: RNA 2017 (The 22nd Annual Meeting of the RNA Society)
  • 国際学会
• [学会発表] 哺乳類におけるmiRISCによる翻訳抑制機構の解明 (2017)
  • 著者名/発表者名: 坂村由梨佳、友廣拓生、大塚衆志、深尾亜喜良、船上仁範、鈴木亨、山本雅、藤原俊伸
  • 学会等名: 第19回日本RNA学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] KH型RNA結合タンパク質Rnc1のRae1依存的な核外輸送を介したMAPKシグナル制御機構 (2017)
  • 著者名/発表者名: 佐藤亮介、萩原可奈子、深尾亜喜良、藤原俊伸、平井晋哉、谷時雄、杉浦麗子
  • 学会等名: 第19回日本RNA学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] in vitro翻訳システムを用いたmiRNAによる翻訳制御分子機構の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 深尾亜喜良、友廣拓生、大塚衆志、青山智彦、船上仁範、足達俊吾、夏目徹、藤原俊伸
  • 学会等名: 第19回日本RNA学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] ARE 結合タンパク質AUF1による遺伝子発現制御機構の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 西阪皓理、松木香菜子、大塚衆志、深尾亜喜良、船上仁範、藤原俊伸
  • 学会等名: 第19回日本RNA学会年会
  • 招待講演
• [学会発表] BRF1によるmRNA分解と共役した翻訳抑制機構の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 大塚衆志、武知美和、深尾亜喜良、船上仁範、藤原俊伸
  • 学会等名: 第19回日本RNA学会年会
  • 招待講演
• [備考] 近畿大学薬学部生化学研究室
  • URL: https://www.phar.kindai.ac.jp/biochemistry/index.html
• [備考] 近畿大学薬学部生化学研究室
  • URL: http://www.phar.kindai.ac.jp/biochemistry/