| 研究領域 | マルチモードオートファジー：多彩な経路と選択性が織り成す自己分解系の理解 |
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| 研究課題/領域番号 |
22H04628
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
生物系
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
小川 亜希子 東北大学, 加齢医学研究所, 助教 (00868565)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2023年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2022年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
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| キーワード | RNA修飾 / 代謝 / メタボライト / オートファジー / AMPK / 修飾ヌクレオシド / 核酸医薬 / 核酸医学 / 酵素 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年、核酸の 1 つである RNA もオートファジーによる分解の標的となり、細胞のストレス応答 と生存に重要であることが明らかになりつつあるが、RNAのオートファジーにおけるRNA修飾の果たす役割については未解明である。本研究では申請者が見出したRNA修飾由来メタボライトに着目し、RNA修飾という独自の視点からオートファジーにおける物質分解と再利用の包括的理解に貢献したい。
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| 研究実績の概要 |
研究実施計画に則り、当該年度は下記の成果を得た。
1 修飾RNAメタボライトの代謝機構の解明:
(1) 修飾RNAメタボライト代謝酵素の in vitro 反応系の構築を行い、各酵素リコンビナントタンパク作成後酵素反応を行うことで、Km と Kcat を算出し、各酵素の反応速度・基質親和性を明らかにした。
(2) 各酵素と各基質との in silico モデルを作成し、明らかとなった酵素反応の構造基盤に基づき、候補部位（合計１５個のアミノ酸）を変異させた変異酵素を作成し、反応系で酵素基質反応の変動を検出することで、酵素ー基質特異性を明らかにした。
(3) 同定した酵素の病原性遺伝子変異はヒトで見つかっており、これらの病原性点変異を有するリコンビナント酵素（合計７個）を作製し、それぞれの基質特異性を調べることで修飾RNA代謝が病態に関与している可能性が示された。
2 メタボライトによるオートファジー制御の解明:まずin vitroの系で修飾RNAの代謝産物が、AMPK活性を制御していることを同定した。そこで代謝酵素のノックアウト細胞およびノックアウトマウスの解析により、in vivoでも同様にオートファジーに関与している可能性が示された。
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| 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
質量分析装置の最適化によりin vitro反応系の構築がスムーズに施行出来たこと、またノックアウトマウスの致死率が高いながらも解析に十分な数の個体を得ることが出来たため実験データを採取することができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
今年度はRNA代謝酵素のノックアウトマウスのさらなる網羅的解析を予定している。具体的には、出生してから体重、身長、運動能、摂食量を経時的に測定する。骨格筋、肝臓や骨など主要 臓器を採取し、H&E 染色や電子顕微鏡で観察して組織や細胞の構造を検証する。各月齢のマウスから採血し、血糖値、脂質量、肝機能(AST, ALT)、タンパク量、免疫細胞の組成を検討し、それぞれの欠損マウスの生理状態を把握する。
更に、オートファジーへの影響を検討するため、ノックアウトマウスの飢餓状態で血液採取と臓器摘出を行い、RNA修飾の変動およびアミノ酸やエネルギー代謝産物を標的とするメタボロームを行い、両者の関連性を明らかにする。
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