ncRNAのケミカルタクソノミ

2015 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: 26113003
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 鈴木 勉 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20292782)
• 研究期間 (年度): 2014-07-10 – 2019-03-31
• キーワード: RNA修飾

研究実績の概要

RNAは転写後に様々な修飾を受けて本来の機能を発揮する。リボソーム生合成過程においては、RNAヘリケース、GTPase、rRNA修飾酵素などのアッセンブリー因子が重要な役割を担っていることが知られている。しかし、個々のアッセンブリー因子がどのような分子機構でリボソームの生合成に関与するかについては、不明な点が多く残されている。RlmEはS-アデノシルメチオニン(AdoMet)をメチル基供与体として、23S rRNAのHelix 92 (H92)に存在する2552位のウリジンを2’-Oメチル化 (Um2552)する修飾酵素である。RlmE及びUm2552は大腸菌からヒトに至るまで生物種間で広く保存されており、この部位の修飾が機能的、生理学的に重要な役割を担っていることを示唆している。私たちは、50Sサブユニットの後期アッセンブリー過程において、RlmEによるUm2552のたった一か所のメチル化が45S前駆体から50Sサブユニットへの成熟を促進する役割があることを示した。特に、Um2552のメチル化は、ドメインIVとVの会合を促し、L36や他のリボソームタンパク質の導入や、5S rRNAの複合体の組み込みを促進することで、45S前駆体から50Sへの生合成が進行することを示した。この成果は、rRNA修飾の作用メカニズムを示したことのみならず、アッセンブリー因子の酵素活性によるリボソーム生合成の一部を再現したという意味においても特筆すべき成果である。
また、バクテリアtRNAのアンチコドンに存在する5-メトキシカルボニルメトキシウリジン(mcmo5U)の末端メチル化酵素CmoMを同定し、生育相依存的なメチル化修飾の変動を見出した。またこの過程で、新規の修飾塩基である5-メトキシカルボニルメトキシ-2'-O-メチルウリジン(mcmo5Um)を発見した。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

大腸菌リボソームの生合成過程において、50Sサブユニットの後期アッセンブリーにRlmEによる2'Oメチル化修飾が重要な役割を担っていることを示した成果は、PNAS誌に掲載され、この分野の関係者の間で大きな反響があった。新規tRNA修飾酵素CmoMの成果はNAR誌に掲載され、上位1～2%の論文に与えられるBreakthrough Articleに選定された。

今後の研究の推進方策

化学特性に基づくRNAの作動エレメントを見出すために、個々のRNA分子に含まれる修飾部位を同定する。これまでに見つかっている新規RNA修飾の構造解析を進めるとともに、RNA修飾酵素の同定や生合成機構の解析を続ける。また、修飾酵素のノックアウト細胞やマウスの表現型の解析を進めることにより、RNA修飾が担う生理学的な性質についても探求する。また、mRNAに含まれる修飾部位を網羅的に同定するための技術開発を進め、より確度の高い同定手法を確立する。

研究成果

• [雑誌論文] A comprehensive genomic analysis reveals the genetic landscape of mitochondrial respiratory chain complex deficiencies (2016)
  • 著者名/発表者名: Kohda et al.
  • 雑誌名: PLOS Genetics 巻: 12 ページ: e1005679
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1005679
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Biogenesis and growth phase-dependent alteration of 5-methoxycarbonylmethoxyuridine in tRNA anticodons (2016)
  • 著者名/発表者名: Sakai, Y., Miyauchi, K., Kimura, S. and Suzuki, T.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: 44 ページ: 509-523
  • DOI: 10.1093/nar/gkv1470
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Identification and Functional Analysis of the Pre-piRNA 3' Trimmer in Silkworms (2016)
  • 著者名/発表者名: Izumi, N., Shoji, K., Sakaguchi, Y., Honda, S., Kirino, Y., Suzuki, T., Katsuma, S. and Tomari, Y.
  • 雑誌名: Cell 巻: 164 ページ: 962-973
  • DOI: doi: 10.1016/j.cell.2016
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Iron-sulfur proteins responsible for RNA modifications (2015)
  • 著者名/発表者名: Kimura, S. and Suzuki, T.
  • 雑誌名: Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Molecular Cell Research 巻: 1853 ページ: 1272-1283
  • DOI: 10.1016/j.bbamcr.2014.12.010
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Defining fundamental steps in the assembly of Drosophila RNAi enzyme complex (2015)
  • 著者名/発表者名: Iwasaki, S., Sasaki, H. M., Sakaguchi, Y., Suzuki, T., Tadakuma, H. and Tomari, Y.
  • 雑誌名: Nature 巻: 521 ページ: 533-536
  • DOI: 10.1038/nature14254
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Transcriptome-wide identification of adenosine-to-inosine editing using the ICE-seq method (2015)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, T., Ueda, H., Okada, S. and Sakurai, M.
  • 雑誌名: Nature Protocol 巻: 10 ページ: 715-732
  • DOI: 10.1038/nprot.2015.037
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Biochemical and transcriptome-wide identification of A-to-I RNA editing sites by ICE-seq (2015)
  • 著者名/発表者名: Okada, S., Sakurai, M., Ueda, H. and Suzuki, T.
  • 雑誌名: Methods in Enzymol 巻: 560 ページ: 331-353
  • DOI: 10.1016/bs.mie.2015.03.014
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Nucleoside analysis by hydrophilic interaction liquid chromatography coupled with mass spectrometry (2015)
  • 著者名/発表者名: Sakaguchi, Y., Miyauchi, K., Kang, B. and Suzuki, T.
  • 雑誌名: Methods in Enzymol 巻: 560 ページ: 19-28
  • DOI: 10.1016/bs.mie.2015.03.015
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ribosomal RNA methyltransferases contribute to Staphylococcus aureus virulence (2015)
  • 著者名/発表者名: Kyuma, T., Kimura, S., Hanada, Y., Suzuki, T., Sekimizu, K. and Kaito, C.
  • 雑誌名: FEBS Journal 巻: 282 ページ: 2570-2584
  • DOI: 10.1111/febs.13302
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] RlmCD-mediated U747 methylation promotes efficient G748 methylation by methyltransferase RlmAII in 23S rRNA in Streptococcus pneumoniae; interplay between two rRNA methylations responsible for telithromycin susceptibility (2015)
  • 著者名/発表者名: Shoji, T., Takaya, A., Sato, Y., Kimura, S., Suzuki, T. and Yamamoto, T.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: 43 ページ: 8964-8972
  • DOI: 10.1093/nar/gkv609
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Destabilization of microRNA-122 in human cells by 3’ deadenylation mediated by PARN and CUGBP1 (2015)
  • 著者名/発表者名: Katoh, T., Hojo, H. and Suzuki, T.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: 43 ページ: 7521-7534
  • DOI: 10.1093/nar/gkv669
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Single methylation of 23S rRNA triggers late steps of 50S ribosomal subunit assembly (2015)
  • 著者名/発表者名: Arai, T., Ishiguro, K., Kimura, S., Sakaguchi, Y., Suzuki, T. and Suzuki, T.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 巻: 112 ページ: E4707-E4716
  • DOI: 10.1073/pnas.1506749112
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Regulation of gene expression via retrotransposon insertions and the noncoding RNA 4.5S RNAH (2015)
  • 著者名/発表者名: Ishida, K., Miyauchi, K., Kimura, Y., Mito, M., Okada, S., Suzuki, T. and Nakagawa, S.
  • 雑誌名: Genes Cells 巻: 20 ページ: 887-901
  • DOI: 10.1111/gtc.12280
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Pre-tRNA capping in yeast and mammals (2016)
  • 著者名/発表者名: Tsutomu Suzuki
  • 学会等名: IBS-CNRS Joint RNA Symposium
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 2016-03-21
  • 招待講演
• [学会発表] RNA修飾の多彩な機能と疾患 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 勉
  • 学会等名: 国際高等研究所プロジェクト「生命活動を生体高分子への修飾から俯瞰する」平成27年度研究会
  • 発表場所: 国際高等研究所、京都府木津川市
  • 年月日: 2016-02-09
  • 招待講演
• [学会発表] RNAから病気の原因を探る (2016)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 勉
  • 学会等名: 東京大学化学生命工学専攻公開講座「化学生命工学―未来への挑戦－」
  • 発表場所: 東京大学本郷キャンパス、東京都文京区
  • 年月日: 2016-01-23
  • 招待講演
• [学会発表] Post-transcriptional modifications in human mitochondrial tRNAs associated with pathological consequences (2015)
  • 著者名/発表者名: Tsutomu Suzuki
  • 学会等名: MitoClub
  • 発表場所: Cologne, Germany
  • 年月日: 2015-11-18
  • 招待講演
• [学会発表] Molecular pathogenesis of mitochondrial disease caused by tRNA modification deficiency (2015)
  • 著者名/発表者名: Tsutomu Suzuki
  • 学会等名: 12th Conference of the Asian Society of Mitochondrial Research and Medicine (ASMRM)
  • 発表場所: Zhejiang, China
  • 年月日: 2015-11-14
  • 招待講演
• [学会発表] Molecular pathogenesis of mitochondrial disease caused by tRNA modification deficiency (2015)
  • 著者名/発表者名: Tsutomu Suzuki
  • 学会等名: MitoCross Symposium 2015: mitochondria at the crossroad
  • 発表場所: Strasbourg, France
  • 年月日: 2015-09-21
  • 招待講演
• [学会発表] RlmE-mediated methylation of 23S rRNA triggers late steps of 50S ribosomal subunit assembly (2015)
  • 著者名/発表者名: Tsutomu Suzuki
  • 学会等名: EMBO Conference on Ribosome Synthesis
  • 発表場所: Brussels, Belgium
  • 年月日: 2015-08-19
• [学会発表] RNA修飾の多彩な機能と疾患 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 勉
  • 学会等名: 名古屋市立大学薬学会特別講演会
  • 発表場所: 名古屋市立大、愛知県名古屋市
  • 年月日: 2015-06-04
  • 招待講演
• [学会発表] 質量分析装置(MS)を使いこなす－核酸の修飾を見る－ (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 勉
  • 学会等名: 高知大学ESPO 教育プログラム
  • 発表場所: 高知大学、高知県高知市
  • 年月日: 2015-06-03
  • 招待講演
• [学会発表] RNA修飾の生合成と機能―硫黄代謝との関連を中心に― (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 勉
  • 学会等名: 文部科学省 新学術領域研究（研究領域提案型）「酸素生物学」「第２回新学術領域技術支援セミナー」
  • 発表場所: 東北大学医学部、宮城県仙台市
  • 年月日: 2015-04-30
  • 招待講演
• [備考] http://rna.chem.t.u-tokyo.ac.jp/