ncRNA作動エレメントの配列構造の同定

2018 年度 実績報告書

• 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: 26113002
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 廣瀬 哲郎 北海道大学, 遺伝子病制御研究所, 教授 (30273220)
• 研究分担者: 富田 耕造 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (00345274)
• 研究期間 (年度): 2014-07-10 – 2019-03-31
• キーワード: ノンコーディング RNA / RNAドメイン / 液体相分離 / 核内構造体 / RNAプロセシング

研究実績の概要

「arcRNAタクソン」の確立に向けたarcRNA作動エレメント・作動装置の作用機構に関する知見を獲得した。代表者の廣瀬は、前年度までにNEAT1 arcRNAの変異体解析で明らかにした３つの機能ドメインの詳細な作用機構を解析した。特にパラスペックル会合を担うドメインC内に同定したサブドメインがNONO/SFPQヘテロダイマーの高親和性部位であること、そのヘテロダイマーがNEAT1にそってオリゴマー化する可能性を、in vivoテザリング、PAR-CLIP、in vitro binding実験を駆使して示した。さらに、in vitroで上記サブドメインRNAを核抽出液と混合すると相分離現象が誘導され、その過程でヘテロダイマーに依存してLLPS活性の高いタンパク質が結合することを示した。この発見はRNA機能ドメインを起点とするパラスペックル会合機構の理解につながり、この成果はMolecular Cell誌に発表した。一方で、これまでに開発した難溶性RNA-seqによるarcRNA探索を実施し、ストレス依存的新規arcRNA候補を多数獲得した。これによって当初の目標であったarcRNAをncRNAの「独立タクソン」として確立する知見が揃った。分担者の富田はncRNA作動装置の構造解析を実施した。Lin28依存的に前駆体let-7をウリジル化することによる成熟型let-7発現抑制機構を、ヒト由来TUT4のLin28結合ドメインのX線結晶構造解析、生化学機能解析により明らかにした。また、U6 snRNAおよびSAM合成酵素(Mat2A) mRNAをメチル化するヒト由来METTL16のC末端側ドメイン(VCR)が、TUT1に見いだされたRNA結合ドメイン、KA-1と非常に似た構造であることを見出し、VCRがU6 snRNA認識に必要であることを明らかにした。

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 of Western Australia(オーストラリア)
  • 国名: オーストラリア
  • 外国機関名: University of Western Australia
• [国際共同研究] CNRS(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: CNRS
• [国際共同研究] Francis Crick Institute(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: Francis Crick Institute
• [国際共同研究] Rochester University/Stanford University/Augusta University(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Rochester University/Stanford University/Augusta University
• [国際共同研究] VIB(ベルギー)
  • 国名: ベルギー
  • 外国機関名: VIB
• [雑誌論文] The expression of long noncoding RNA NEAT1 is reduced in schizophrenia and modulates oligodendrocytes transcription. (2019)
  • 著者名/発表者名: Katsel P, Roussos P, Fam P, Khan S, Tan W, Hirose T, Nakagawa S, Pletnikov MV, Haroutunian V.
  • 雑誌名: NPJ Schizophr. 巻: 5 ページ: 3
  • DOI: 10.1038/s41537-019-0071-2
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Long noncoding RNA NEAT1 modulates immune cell functions and is suppressed in early onset myocardial infarction patients. (2019)
  • 著者名/発表者名: Gast M, Rauch B, Haghikia A, Nakagawa S, Haas J, Stroux A, Schmidt D, Schumann P, Weiss S, Jensen L, Kratzer A, Kraenkel N, Mller C, B;rnigen D, Hirose T, Blankenberg S, Escher F, Khl A, Kuss A, Meder B, Landmesser U, Zeller T, Poller W.
  • 雑誌名: Cardiovasc Res. 巻: in press ページ: -
  • DOI: 10.1093/cvr/cvz085
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Crystal structure of the enterohemorrhagic Escherichia coli AtaT-AtaR toxin-antitoxin complex. (2019)
  • 著者名/発表者名: Yashiro Y, Yamashita S, Tomita K.
  • 雑誌名: Structure 巻: 27 ページ: 476-484
  • DOI: 0.1016/j.str.2018.11.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Functional Domains of NEAT1 Architectural lncRNA Induce Paraspeckle Assembly through Phase Separation. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki T, Souquere S, Chujo T, Kobelke S, Chong YS, Fox AH, Bond CS, Nakagawa S, Pierron G, Hirose T.
  • 雑誌名: Molecular Cell 巻: 70 ページ: 1038-1053
  • DOI: 10.1016/j.molcel.2018.05.019
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Long noncoding RNA NEAT1 (nuclear paraspeckle assembly transcript 1) is critical for phenotypic switching of vascular smooth muscle cells. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ahmed ASI, Dong K, Liu J, Wen T, Yu L, Xu F, Kang X, Osman I, Hu G, Bunting KM, Crethers D, Gao H, Zhang W, Liu Y, Wen K, Agarwal G, Hirose T, Nakagawa S, Vazdarjanova A, Zhou J.
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 巻: 115 ページ: E8660-E8667
  • DOI: 10.1073/pnas.1803725115
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] CRISPRa-mediated NEAT1 lncRNA upregulation induces formation of intact paraspeckles. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamazaki T, Fujikawa C, Kubota A, Takahashi A, Hirose T.
  • 雑誌名: Biochemical and biophysical research communications 巻: 504 ページ: 218-224
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2018.08.158.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular dissection of nuclear paraspeckles: towards understanding the emerging world of the RNP milieu. (2018)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa S, Yamazaki T, Hirose T.
  • 雑誌名: Open Biology 巻: 8 ページ: 180150
  • DOI: 10.1098/rsob.180150
  • 査読あり
• [雑誌論文] Function and Regulation of Human Terminal Uridylyltransferases. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yashiro Y, Tomita K.
  • 雑誌名: Front. Genet. 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.3389/fgene.2018.00538
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Acetate-dependent tRNA acetylation required for decoding fidelity in protein synthesis (2018)
  • 著者名/発表者名: Taniguchi T, Miyauchi K, Sakaguchi Y, Yamashita S, Soma A, Tomita K, Suzuki T
  • 雑誌名: Nature Chemical Biology 巻: 14 ページ: 1010-1020
  • DOI: 10.1038/s41589-018-0119-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Human BCDIN3D is a cytoplasmic tRNAHis -specific 5'-monophosphate methyltransferase. (2018)
  • 著者名/発表者名: Tomita K & Liu Y.
  • 雑誌名: Front. Genet 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.3389/fgene.2018.00305
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] ノンコーディングRNAによる相転移を介した核内構造構築機構 (2018)
  • 著者名/発表者名: 廣瀬哲郎
  • 雑誌名: 科研費ＮＥＷＳ 巻: 2 ページ: 15
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] 長鎖非コードRNAであるNEAT1の機能ドメインは相分離を介して核内構造体であるパラスペックルの形成をひき起こす (2018)
  • 著者名/発表者名: 山崎智弘、廣瀬哲郎
  • 雑誌名: ライフサイエンス新着論文レビュー 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.7875/first.author.2018.070
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] 超解像顕微鏡で長鎖ncRNAの機能解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 廣瀬哲郎、中川真一
  • 雑誌名: 日経バイオテク 巻: - ページ: 50-53
• [学会発表] Nuclear Architecture by Long Noncoding RNAs (2018)
  • 著者名/発表者名: Tetsuro Hirose
  • 学会等名: 北大-中国医薬大ジョイントシンポジウム
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Molecular Mechanism of Nuclear Body Formation by Architectural Noncoding RNAs (2018)
  • 著者名/発表者名: 廣瀬哲郎
  • 学会等名: SILエキスパートシンポジウム “RNA-Binding Proteins in Neuroscience”
  • 招待講演
• [学会発表] Ancient and Modern RNA Worlds (2018)
  • 著者名/発表者名: Tetsuro Hirose
  • 学会等名: The 2nd GI-CoRE GSQ, GSB, & IGM Joint Symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ノンコーディングRNAによる核内構造体構築 (2018)
  • 著者名/発表者名: 廣瀬哲郎
  • 学会等名: 第12回日本エピジェネティックス研究会年会
  • 招待講演
• [学会発表] Formation and function of phase separated nuclear bodies with architectural noncoding RNAs (2018)
  • 著者名/発表者名: Tetsuro Hirose
  • 学会等名: Japan-Australia Joint RNA meeting 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] HSATIII lncRNA-based nuclear stress bodies control pre-mRNA splicing in post-stress recovery phase (2018)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Ninomiya, Shungo Adachi, Tohru Natsume, Junichi Iwakiri, Goro Terai, Kiyoshi Asai, and Tetsuro Hirose
  • 学会等名: Japan-Australia Joint RNA meeting 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Multiple NEAT1 modular RNA domains cooperatively construct phase-separated, distinct, highly ordered paraspeckle nuclear bodies (2018)
  • 著者名/発表者名: Tomohiro Yamazaki, Souquere Sylvie, Hiro Takakuwa, Hyura Yoshino, Takeshi Chujo, Archa H fox, Charles S Bond, Shinichi Nakagawa, Gerard Pierron, Tetsuro Hirose
  • 学会等名: Japan-Australia Joint RNA meeting 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Molecular mechanisms of the paraspeckle formation as distinct nuclear bodies (2018)
  • 著者名/発表者名: Hiro Takakuwa, Tomohiro Yamazaki, Sylvie Souquere, Gerard Pierron, and Tetsuro Hirose
  • 学会等名: Japan-Australia Joint RNA meeting 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Stress-Induced Transient Recruitment of m6A RNAs to HSATIII lncRNA Based Nuclear Stress Bodies (2018)
  • 著者名/発表者名: Mahmoud Khamis Aly, Kensuke Ninomiya, Shungo Adachi, Tohru Natsume and Tetsuro Hirose
  • 学会等名: Japan-Australia Joint RNA meeting 2018
  • 国際学会
• [学会発表] The functional analysis of liver-specific long noncoding RNA Hep-ncR1 in hepatocarcinoma cells (2018)
  • 著者名/発表者名: Midori Dannoura, Tomohiro Yamazaki, Kimihiro Hino, and Tetsuro Hirose
  • 学会等名: Japan-Australia Joint RNA meeting 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Nuclear architecture by long noncoding RNAs through phase separation (2018)
  • 著者名/発表者名: Tetsuro Hirose
  • 学会等名: 2018 China Nucleic Acid Forum
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 核内ストレス体によるストレス回復期のスプライシング制御 (2018)
  • 著者名/発表者名: 二宮賢介、足達俊吾、夏目徹、岩切淳一、寺井悟朗、浅井潔、廣瀬哲郎
  • 学会等名: 第20回日本RNA学会年会
• [学会発表] NEAT1 lncRNA 機能ドメイン上での NONO オリゴマー化が相 分離した核内構造体パラスペックル形成を誘導する (2018)
  • 著者名/発表者名: 山崎智弘、Sylvie Souquere、吉野彪羅、高桑 央、 中條岳志、Archa H. Fox、Charles S. Bond、中川真一、 Gerard Pierron、廣瀬哲郎
  • 学会等名: 第20回日本RNA学会年会
• [学会発表] 核内構造体パラスペックル独立性維持のための分子機構の解明 (2018)
  • 著者名/発表者名: 高桑央，山崎智弘，Sylvie Souquere, Gerard Pierron, 廣瀬哲郎
  • 学会等名: 第20回日本RNA学会年会
• [学会発表] ノンコーディングRNAによる核内構造体の形成機構 (2018)
  • 著者名/発表者名: 廣瀬哲郎
  • 学会等名: 第59回日本神経学会学術大会シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] Formation and Function of Phase Separated Nuclear Bodies with Architectural Noncoding RNAs (2018)
  • 著者名/発表者名: Tetsuro Hirose
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 核内構造体パラスペックルはNEAT1 lncRNAの複数のモジュールドメインの協調した機能により構築される (2018)
  • 著者名/発表者名: 山崎智弘, Sylvie Souquere, 吉野彪羅, 高桑央, 中條岳志, Archa H. Fox, Charles S. Bond, 中川真一, Gerard Pierron, 廣瀬哲郎
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 核内構造体パラスペックル独立性維持のための分子機構の解明 (2018)
  • 著者名/発表者名: 高桑央, 山崎 智弘, Sylvie Souquere, Gerard Pierron, 廣瀬哲郎
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] 腸管出血性大腸菌におけるAtaT-AtaRトキシン-アンチトキシン複合体の立体構造の決定 (2018)
  • 著者名/発表者名: 八代悠歌、富田 耕造
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] ヒトTUT4によるLin28依存的なlet7 miRNA抑制の分子構造基盤 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山下征輔、富田 耕造
  • 学会等名: 第41回日本分子生物学会年会
• [学会発表] Crystal structure of enterohemorrhagic Escherichia coli AtaT-AtaR toxin-antitoxin complex (2018)
  • 著者名/発表者名: Yuka Yashiro, Kozo Tomita
  • 学会等名: 27th tRNA Conference
  • 国際学会
• [備考] ノンコーディング RNA の新暗号を解読 ~ゲノム機能に必要な新しい配列ルールの理解に貢献~
  • URL: https://www.hokudai.ac.jp/news/180622_pr2.pdf