アミノ酸飢餓応答における停滞リボソーム-新生鎖複合体の解析

• 研究領域: 新生鎖の生物学
• 研究課題/領域番号: 17H05671
• 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: 横浜市立大学
• 研究代表者: 山下 暁朗 横浜市立大学, 医学部, 准教授 (20405020)
• 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: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円); 2018年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2017年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
• キーワード: 新生鎖 / アミノ酸飢餓 / NMD / SMG1 / TRAP法 / 遺伝子 / 核酸 / シグナル伝達 / 生体分子 / ストレス / 翻訳 / リボソーム

研究実績の概要

生物は栄養が不足した際に、消費を抑えて、飢餓による細胞死を防ぐ仕組みを持つ。こうした仕組みは出芽酵母からヒトを含む高等動物にまで共通であり、mTORC1 不活性化とGCN2 活性化により翻訳が抑制される。しかし、哺乳動物におけるGCN2活性化機構や飢餓アミノ酸をコードするコドン上で停滞したリボソーム上の新生鎖の運命についてはほとんど解析が進んでいない。本研究では、アミノ酸飢餓時に飢餓アミノ酸コドン上で停滞したリボソーム上の新生鎖を簡便に解析するレポーターを新たに作成し、mTORC1やGCN2などのシグナル経路と新生鎖の運命の関わりの解明を目指した。
GCN2制御機構の解析においては、GCN2の活性を制御する新規因子を同定し、分子機構の解明に成功した。一方、当初計画していたNanoLucを用いたレポーターにおいて、全リジンのアルギニンへの変異、全アルギニンのリジンへの変異に成功した。しかし、それ以外のアミノ酸変異では、十分なNanoLuc活性が得られなかった。そこで、NanoLucのSplit peptideであるHiBitを改変したmHiBit を樹立し、安定なT4 Lysozymeと融合させたレポーターを構築した。また、ribosomeの簡易精製のためのeGFP-rpS10a融合タンパク質を安定発現する細胞株を樹立し、ribosomeに結合するmRNAを解析する方法についても導入を進め、次世代シークエンス解析により、ロイシン飢餓依存的翻訳変動を解析した。その結果、4時間のロイシン飢餓では、mRNAについてribosomeとの結合に変化が生じず、uORFを有する遺伝子を含む、一部のmRNAについてのみリボソームとの結合が上昇することが明らかになった。ロイシン以外の様々なアミノ酸について、1種類の飢餓では、翻訳抑制が起きていないことをレポーターを用いた解析により明らかとした。

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

• [雑誌論文] Effects of rikkunshito on renal fibrosis and inflammation in angiotensin II-infused mice (2019)
  • 著者名/発表者名: Azushima Kengo、Uneda Kazushi、Wakui Hiromichi、Ohki Kohji、Haruhara Kotaro、Kobayashi Ryu、Haku Sona、Kinguchi Sho、Yamaji Takahiro、Minegishi Shintaro、Ishigami Tomoaki、Yamashita Akio、Tamura Kouichi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 号: 1 ページ: 6201-6201
  • DOI: 10.1038/s41598-019-42657-1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Effects of ATRAP in Renal Proximal Tubules on Angiotensin‐Dependent Hypertension (2019)
  • 著者名/発表者名: Kinguchi Sho、Wakui Hiromichi、Azushima Kengo、Haruhara Kotaro、Koguchi Tomoyuki、Ohki Kohji、Uneda Kazushi、Matsuda Miyuki、Haku Sona、Yamaji Takahiro、Yamada Takayuki、Kobayashi Ryu、Minegishi Shintaro、Ishigami Tomoaki、Yamashita Akio、Fujikawa Tetsuya、Tamura Kouichi
  • 雑誌名: Journal of the American Heart Association 巻: 8 号: 8
  • DOI: 10.1161/jaha.119.012395
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Environmental stresses suppress nonsense-mediated mRNA decay (NMD) and affect cells by stabilizing NMD-targeted gene expression (2019)
  • 著者名/発表者名: Usuki Fusako、Yamashita Akio、Fujimura Masatake
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 号: 1 ページ: 1279-1279
  • DOI: 10.1038/s41598-018-38015-2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Early Enhanced Leucine-Rich α-2-Glycoprotein-1 Expression in Glomerular Endothelial Cells of Type 2 Diabetic Nephropathy Model Mice (2018)
  • 著者名/発表者名: haku Sona、Wakui Hiromichi、Azushima Kengo、Haruhara Kotaro、Kinguchi Sho、Ohki Kohji、Uneda Kazushi、Kobayashi Ryu、Matsuda Miyuki、Yamaji Takahiro、Yamada Takayuki、Minegishi Shintaro、Ishigami Tomoaki、Yamashita Akio、Ohashi Kenichi、Tamura Kouichi
  • 雑誌名: BioMed Research International 巻: 2018 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1155/2018/2817045
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Angiotensin II Type 1 Receptor-associated Protein Inhibits Angiotensin II-induced Insulin Resistance with Suppression of Oxidative Stress in Skeletal Muscle Tissue (2018)
  • 著者名/発表者名: Ohki Kohji、Wakui Hiromichi、Kishio Nozomu、Azushima Kengo、Uneda Kazushi、Haku Sona、Kobayashi Ryu、Haruhara Kotaro、Kinguchi Sho、Yamaji Takahiro、Yamada Takayuki、Minegishi Shintaro、Ishigami Tomoaki、Toya Yoshiyuki、Yamashita Akio、Imajo Kento、Nakajima Atsushi、Kato Ikuma、Ohashi Kenichi、Tamura Kouichi
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 8 号: 1 ページ: 2846-2846
  • DOI: 10.1038/s41598-018-21270-8
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Angiotensin receptor-binding molecule in leukocytes in association with the systemic and leukocyte inflammatory profile (2018)
  • 著者名/発表者名: Haruhara Kotaro、Wakui Hiromichi、Azushima Kengo、Kurotaki Daisuke、Kawase Wataru、Uneda Kazushi、Haku Sona、Kobayashi Ryu、Ohki Kohji、Kinguchi Sho、Ohsawa Masato、Minegishi Shintaro、Ishigami Tomoaki、Matsuda Miyuki、Yamashita Akio、Nakajima Hideaki、Tamura Tomohiko、Tsuboi Nobuo、Yokoo Takashi、Tamura Kouichi
  • 雑誌名: Atherosclerosis 巻: 269 ページ: 236-244
  • DOI: 10.1016/j.atherosclerosis.2018.01.013
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Endoplasmic reticulum stress preconditioning modifies intracellular mercury content by upregulating membrane transporters (2017)
  • 著者名/発表者名: Usuki Fusako、Fujimura Masatake、Yamashita Akio
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 12390-12390
  • DOI: 10.1038/s41598-017-09435-3
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Angiotensin II Type 1 Receptor‐Associated Protein Regulates Kidney Aging and Lifespan Independent of Angiotensin (2017)
  • 著者名/発表者名: Uneda Kazushi、Wakui Hiromichi、Maeda Akinobu、Azushima Kengo、Kobayashi Ryu、Haku Sona、Ohki Kohji、Haruhara Kotaro、Kinguchi Sho、Matsuda Miyuki、Ohsawa Masato、Minegishi Shintaro、Ishigami Tomoaki、Toya Yoshiyuki、Atobe Yoshitoshi、Yamashita Akio、Umemura Satoshi、Tamura Kouichi
  • 雑誌名: Journal of the American Heart Association 巻: 6 号: 8
  • DOI: 10.1161/jaha.117.006120
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] ATRAP Expression in Brown Adipose Tissue Does Not Influence the Development of Diet-Induced Metabolic Disorders in Mice (2017)
  • 著者名/発表者名: Wakui H, Ohki K, Azushima K, Uneda K, Haku S, Kobayashi R, Haruhara K, Kinguchi S, Matsuda M, Ohsawa M, Maeda A, Minegishi S, Ishigami T, Toya Y, Yamashita A, Umemura S, Tamura K
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 18 号: 3 ページ: 676-676
  • DOI: 10.3390/ijms18030676
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Adipocyte-Specific Enhancement of Angiotensin II Type 1 Receptor-Associated Protein Ameliorates Diet-Induced Visceral Obesity and Insulin Resistance. (2017)
  • 著者名/発表者名: Azushima K, Ohki K, Wakui H, Uneda K, Haku S, Kobayashi R, Haruhara K, Kinguchi S, Matsuda M, Maeda A, Toya Y, Yamashita A, Umemura S, Tamura K.
  • 雑誌名: J Am Heart Assoc. 巻: 6 号: 3
  • DOI: 10.1161/jaha.116.004488
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] An angiotensin II type 1 receptor binding molecule has a critical role in hypertension in a chronic kidney disease model. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi R, Wakui H, Azushima K, Uneda K, Haku S, Ohki K, Haruhara K, Kinguchi S, Matsuda M, Ohsawa M, Toya Y, Nishiyama A, Yamashita A, Tanabe K, Maeshima Y, Umemura S, Tamura K.
  • 雑誌名: Kidney Int. 巻: 91 号: 5 ページ: 1115-1125
  • DOI: 10.1016/j.kint.2016.10.035
  • 査読あり
• [雑誌論文] Translational control of mRNAs by 3'-Untranslated region binding proteins (2017)
  • 著者名/発表者名: Yamashita Akio、Takeuchi Osamu
  • 雑誌名: BMB Reports 巻: 50 号: 4 ページ: 194-200
  • DOI: 10.5483/bmbrep.2017.50.4.040
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] PI3 kinase様タンパク質リン酸化酵素SMG1によるアミノ酸飢餓応答依存的遺伝子発現制御. (2018)
  • 著者名/発表者名: 山下 暁朗
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] PI3 kinase様タンパク質リン酸化酵素SMG1による酸化ストレス応答制御：SMG1によるNRF2活性制御機構の解析. (2018)
  • 著者名/発表者名: 藤川 由美子, 山下 暁朗, 大貫 哲男, 鈴木 香絵, 青柳 杏子, 黒澤 瞳, 廣瀬 博子, 永井 陽子, 上村 博司, 吉田 稔, 髙橋 秀尚, 大野 茂男
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] SMG1によるNMDとストレス応答統御機構の解析. (2018)
  • 著者名/発表者名: 山下 暁朗
  • 学会等名: 第7回さきがけ「RNAと生体機能」研究会
• [学会発表] PI3-kinase related kinase SMG1 and DNA-PKcs directly phosphorylate and regulate NRF2 in response to oxidative stress. (2018)
  • 著者名/発表者名: 山下 暁朗
  • 学会等名: 「新生鎖の生物学」合同国際シンポジウム Proteins : from the Cradle to the Grave
  • 国際学会
• [学会発表] PI3 kinase様タンパク質リン酸化酵素SMG1による新たな転写後制御機構の発見 (2017)
  • 著者名/発表者名: 山下 暁朗, 佐藤 由典, 黒澤 瞳, 廣瀬 博子, 青柳 杏子, 永井 陽子, 大野 茂男
  • 学会等名: 生命科学系学会合同年次大会
• [学会発表] PI3 kinase様タンパク質リン酸化酵素SMG1阻害による抗腫瘍効果の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 藤川 由美子, 山下 暁朗, 大貫 哲男, 鈴木 香絵, 青柳 杏子, 黒澤 瞳, 廣瀬 博子, 永井 陽子, 上村 博司, 吉田 稔, 大野 茂男
  • 学会等名: 生命科学系学会合同年次大会
• [学会発表] 新規aPKC結合タンパクp200による上皮細胞極性の調節機構 (2017)
  • 著者名/発表者名: 佐々木 和教, 麹谷 典子, 廣瀬 博子, 吉濱 陽平, 高柳 亜由美, 山下 暁朗, 平野 久, 大野 茂男
  • 学会等名: 生命科学系学会合同年次大会