マウス変異体を用いた非ドメイン型RNAの生理機能解析

2021 年度 実績報告書

• 研究領域: 非ドメイン型バイオポリマーの生物学：生物の柔軟な機能獲得戦略
• 研究課題/領域番号: 21H05274
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 中川 真一 北海道大学, 薬学研究院, 教授 (50324679)
• 研究分担者: 荒木 喜美 熊本大学, 生命資源研究・支援センター, 教授 (90211705)
• 研究期間 (年度): 2021-09-10 – 2026-03-31
• キーワード: ノンコーディングRNA / UGS148 / Tanycyte / Neat1 / パラスペックル

研究実績の概要

ヒトやマウスなどの高等真核生物のゲノムからは、長鎖ノンコーディングRNAを始めとする、種間で高度に保存された領域を持たない「非ドメイン型RNA」が大量に転写されている。非ドメイン型RNAには特定の立体構造を取りにくいという特性があり、同じく特定の構造を取りにくい天然変性領域を持つRNA結合タンパク質と協調し、核内非膜オルガネラに代表される柔軟な巨大分子集合体の形成を細胞内で制御していることが、近年急速に明らかになりつつある。本研究では巨大な分子集合体を形成する非ドメイン型RNAに注目し、それらの変異マウスを作製して表現型解析を行うことで、核内非膜オルガネラを始めとした柔軟な分子集合体の生物学的な意義を明らかにする。また、領域における変異マウスの作製と表現型解析の支援を行う。
非ドメイン型RNAの候補として核内に局在するRNAに注目し、新規のlncRNAを同定した。しかし、この際に用いたRNAプローブは核内の未同定のRNAに交差反応することが明らかとなり、転写産物はTanycyteと呼ばれる特殊な細胞の細胞質に局在することがわかった。さらにこの転写産物は配列からは機能が予測できない新規のタンパク質UGS148をコードしていた。UGS148のタンパク質はTanycyteにおいて高度に発達したER膜に局在しており、この細胞の各種神経ペプチドの分泌及び輸送に関わっていることが示唆された。UGS148の生理機能を調べるために変異マウスを作製したが、顕著な表現系は示さなかった。
また、パラスペックルの骨格因子であるノンコーディングRNA、Neat1のノックアウトマウスを国内外の研究者に提供し、共同研究を行ったほか、領域内で同定された新規非ドメイン型バイオポリマーの変異マウスの作製を行った。なお、世界的な電子部品不足により、マウス飼育ラックの納品が遅れ、予算の一部を次年度に繰越した。

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

顕著な表現型を示すような新規非ドメイン型RNAの変異体を見出すことはできなかったが、配列からは機能が予測できない非ドメイン型バイオポリマーの変異体を作製し、その表現系を解析するパイプラインを確立することができた。また、典型的な非ドメイン型RNAであるNeat1のノックアウトマウスを多数の共同研究者に提供し、その生理機能の解析に貢献することができた。また、領域で同定された新規非ドメイン型バイオポリマーの変異体を作製し、その表現型解析にも着手することができた。

今後の研究の推進方策

引き続きNeat1をはじめとした非ドメイン型バイオポリマーの変異体を作製し、その表現型解析を行う。また、これまでNeat1の解析はヒトやマウスといった特定の哺乳類でのみしか行われておらず、パラスペックルによる制御がより幅広い種で見られるかどうかについて検討を行う。

研究成果

• [雑誌論文] The cell type-specific ER membrane protein UGS148 is not essential in mice. (2022)
  • 著者名/発表者名: Osamu Takahashi, Mayuko Tanahashi, Saori Yokoi, Mari Kaneko, Kaori Yanaka, Shinichi Nakagawa, Hiroshi Maita
  • 雑誌名: Genes to cells 巻: 27 ページ: 43-60
  • DOI: 10.1111/gtc.12910
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] MiR-150 Attenuates Maladaptive Cardiac Remodeling Mediated by Long Noncoding RNA MIAT and Directly Represses Profibrotic Hoxa4. (2022)
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Aonuma, Bruno Moukette, Satoshi Kawaguchi, Nipuni P Barupala, Marisa N Sepúlveda, Kyle Frick, Yaoliang Tang, Maya Guglin, Subha V Raman, Chenleng Cai, Suthat Liangpunsakul, Shinichi Nakagawa, Il-Man Kim
  • 雑誌名: Circ Heart Fail 巻: 15 ページ: e008686
  • DOI: 10.1161/CIRCHEARTFAILURE.121.008686
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The lncRNA Caren antagonizes heart failure by inactivating DNA damage response and activating mitochondrial biogenesis. (2021)
  • 著者名/発表者名: Michio Sato et al.
  • 雑誌名: Nature communications 巻: 12 ページ: 2529
  • DOI: 10.1038/s41467-021-22735-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] ArcRNAs and the formation of nuclear bodies. (2021)
  • 著者名/発表者名: Shinichi Nakagawa, Tomohiro Yamazaki, Taro Mannen, Tetsuro Hirose
  • 雑誌名: Mammalian genome 巻: 33 ページ: 382-401
  • DOI: 10.1007/s00335-021-09881-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Paraspeckles are constructed as block copolymer micelles. (2021)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Yamazaki, Tetsuya Yamamoto, Hyura Yoshino, Sylvie Souquere, Shinichi Nakagawa, Gerard Pierron, Tetsuro Hirose
  • 雑誌名: The EMBO Journal 巻: 40 ページ: e107270
  • DOI: 10.15252/embj.2020107270
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A histone modifier, ASXL1, interacts with NONO and is involved in paraspeckle formation in hematopoietic cells. (2021)
  • 著者名/発表者名: Keita Yamamoto, Susumu Goyama, Shuhei Asada, Takeshi Fujino, Taishi Yonezawa, Naru Sato, Reina Takeda, Akiho Tsuchiya, Tomofusa Fukuyama, Yosuke Tanaka, Akihiko Yokoyama, Hikaru Toya, Ayana Kon, Yasuhito Nannya, Rena Onoguchi-Mizutani, Shinichi Nakagawa, Tetsuro Hirose, Seishi Ogawa, Nobuyoshi Akimitsu, Toshio Kitamura
  • 雑誌名: Cell reports 巻: 36 ページ: 109576-109576
  • DOI: 10.1016/j.celrep.2021.109576
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] NEAT1 is essential for metabolic changes that promote breast cancer growth and metastasis. (2021)
  • 著者名/発表者名: Mi Kyung Park et al.
  • 雑誌名: Cell metabolism 巻: 33 ページ: 2380-2397
  • DOI: 10.1016/j.cmet.2021.11.011
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] マウス目特異的なリピート関連ノンコーディングRNA 4.5SHによる生体制御 (2021)
  • 著者名/発表者名: 中川 真一
  • 学会等名: 第44回日本分子生物学会年会
  • 招待講演