• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2016 年度 実績報告書

ncRNAのケミカルタクソノミ

計画研究

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, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (20292782)

研究期間 (年度) 2014-07-10 – 2019-03-31
キーワードtRNA修飾 / pre-tRNA capping / f5C修飾
研究実績の概要

本研究ではRNA修飾や末端構造に由来するRNAの質的な情報に焦点をあて、RNAの化学特性に基づいたncRNAケミカルタクソノミを確立することを目的とする。
本年度は、RNA-MSを駆使した解析により、pre-tRNAの5’末端にメチル化グアノシンキャップ構造が付加されていることを発見した。この現象を“pre-tRNA capping”と命名した。一般にキャップ構造はRNAポリメラーゼIIの転写と共役して導入されることが知られているが、tRNAはRNAポリメラーゼIIIの転写産物であり、この発見は、これまでの常識を覆す知見となった。遺伝学的な解析から、このキャップ構造は、pre-tRNAを5’エキソヌクレアーゼによる分解から保護している役割があることが明らかとなった。この機構は、核への逆行性の移行を伴うtRNA成熟のalternative経路において、tRNA前駆体が細胞内を長距離かつ長時間にわたり移動するために、特に重要な役割を担っていると考えられる(Ohira and Suzuki, Nature Chem Biol, 2016)。
ヒトのミトコンドリアは変則的な遺伝暗号を用いており、通常はIleをコードするAUAコドンがMetに暗号変化している。ミトコンドリアtRNAMetのアンチコドンには5-ホルミルシチジン(f5C)が存在し、この修飾によって、tRNAMetがAUGコドンのみならずAUAコドンもMetに解読することが可能になる。f5Cが発見されて以来、20年以上もその生合成機構や修飾酵素は不明であったが、私たちは、f5C修飾形成にかかわる酵素としてNSUN3を同定した。NSUN3の欠損は、ミトコンドリアのタンパク質合成能の異常を引き起こし、疾患の原因となる可能性が強く示唆された(Nakano et al., Nature Chem Biol, 2016)。

現在までの達成度 (区分)
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

RNA修飾の解析と生合成機構の研究に関しては、予想以上の成果が得られたと自己評価している。
tRNA前駆体にキャップ構造を見つけた成果(Ohira and Suzuki, 2016)は、これまでにキャップが導入されないと長年信じられていたPol III転写産物がキャップを持つという、これまでの分子生物学の常識を塗り替える成果として、海外の関連分野の研究者から大きな反響があった。
ミトコンドリアtRNAMetのf5C修飾の生合成機構が明らかになった成果(Nakano et al., 2016)も学術的価値が高い。代謝ラベルを用いた実験により、ホルミル基がメチル化と酸化反応で形成されることが明らかとなり、修飾酵素の同定に道筋をつけられたことがきっかけとなった。特にNSUN3を同定し、f5C修飾を欠損させると、ミトコンドリアの翻訳異常と機能低下が生じたという知見は、f5C修飾の生理学的な意義を初めて明らかにした成果である。私たちの論文がpublishされた後、半年の間にMinczuk(MRC)とBohnsack(Göttingen)のグループから立て続けに関連論文がpublishされたこともこの分野の関心の高さと波及効果を実感している。特に、呼吸鎖異常症患者からNSUN3遺伝子に変異が見つかったことは注目に値する。
また、NatureのReview誌から、RNA修飾とエピトランスクリプトーム研究に関するViewpoint articleの依頼があり、海外のエキスパートと共著で執筆した(Nature Rev Genet., 17, 365-372, 2016)。当研究室のこの分野における貢献度とプレゼンスの高さを示している。

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RNA修飾部位を同定する。私たちはこれまでに、複数の新規RNA修飾をncRNA, rRNA, tRNAから発見しており、今年度は引き続きこれらの化学構造の解析、生合成機構の解析、機能解析を行う。私たちは、ICE-seq法を用いて、新規A-to-I RNA editing部位を3万か所以上同定しているが、これらの機能については不明な点が多い。I修飾を制御する因子として二種類のRNAヘリケースを同定しているが、これらのヘリケースが、どのような機構でI修飾の形成に関わるかを、NGS解析により明らかにする。往復循環クロマトグラフィー法(RCC)に関しては、プローブの新しいデザインや精製プロトコルの改善を行うことで、RNA精製における技術開発を行う。また、RNAマススペクトロメトリー(RNA-MS)によるRNA修飾の高感度解析のための技術体系を構築する。

  • 研究成果

    (30件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 5件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 5件、 招待講演 8件) 図書 (3件) 備考 (4件)

  • [国際共同研究] Lodz University of Technology(ポーランド)

    • 国名
      ポーランド
    • 外国機関名
      Lodz University of Technology
  • [国際共同研究] Ohio State University(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Ohio State University
  • [国際共同研究] 浙江大学(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      浙江大学
  • [国際共同研究] Queen's University(カナダ)

    • 国名
      カナダ
    • 外国機関名
      Queen's University
  • [国際共同研究] Ben-Gurion University of the Negev(イスラエル)

    • 国名
      イスラエル
    • 外国機関名
      Ben-Gurion University of the Negev
  • [国際共同研究]

    • 他の国数
      1
  • [雑誌論文] A hydantoin isoform of cyclic N6-threonylcarbamoyladenosine (ct6A) is present in tRNAs2017

    • 著者名/発表者名
      Matuszewski, M., Wojciechowski, J., Miyauchi, K., Gdaniec, Z., Wolf, W. M., *Suzuki, T. and *Sochacka, E.
    • 雑誌名

      Nucleic Acids Res.

      巻: 45 ページ: 2137-2149

    • DOI

      10.1093/nar/gkw1189.

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Identification of 2-methylthio cyclic N6-threonylcarbamoyladenosine (ms2ct6A) as a novel RNA modification at position 37 of tRNAs2017

    • 著者名/発表者名
      Kang, B.+, Miyauchi, K.+, Matuszewski, M., D’Almeida, G. S., Rubio, M., Alfonzo, J. D., Inoue, K., Sakaguchi, Y., Suzuki, T., *Sochacka, E. and *Suzuki, T.
    • 雑誌名

      Nucleic Acids Res.

      巻: 45 ページ: 2124-2136

    • DOI

      10.1093/nar/gkw1120.

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Structural and functional characterization of the TYW3/Taw3 class of SAM-dependent methyltransferases2017

    • 著者名/発表者名
      Currie, M. A., Brown, G., Wong, A., Ohira, T., Sugiyama, K., Suzuki, T., Yakunin, A. F., and Jia, Z.
    • 雑誌名

      RNA

      巻: 23 ページ: 346-354

    • DOI

      10.1261/rna.057943.116.

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Duplication of Drosophila melanogaster mitochondrial EF-Tu: pre-adaptation to T-arm truncation and exclusion of bulky aminoacyl residues2017

    • 著者名/発表者名
      Sato, A., Suematsu, T., Aihara, K., Kita, K., Suzuki, T., Watanabe, K., Ohtsuki, T. and Watanabe, Y.
    • 雑誌名

      Biochem. J.

      巻: 474 ページ: 957-969

    • DOI

      10.1042/BCJ20160929.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] RNA modifications: what have we learned and where are we headed?2016

    • 著者名/発表者名
      Frye, M., Jaffrey, S., Pan, T., Rechavi, G. and Suzuki, T.
    • 雑誌名

      Nature Rev Genet

      巻: 17 ページ: 365-372

    • DOI

      10.1038/nrg.2016.47.

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] NSUN3 methylase initiates 5-formylcytidine biogenesis in human mitochondrial tRNAMet2016

    • 著者名/発表者名
      Nakano, S.+, Suzuki, T.+, Kawarada, L., Iwata, H., Asano, K. and *Suzuki, T.
    • 雑誌名

      Nature Chem Biol.

      巻: 12 ページ: 546-551

    • DOI

      10.1038/nchembio.2099.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Precursors of tRNAs are stabilized by methylguanosine cap structures2016

    • 著者名/発表者名
      Ohira, T. and *Suzuki, T.
    • 雑誌名

      Nature Chem Biol.

      巻: 12 ページ: 648-655

    • DOI

      10.1038/nchembio.2117.

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mitochondrial 16S rRNA is methylated by tRNA methyltransferase TRMT61B in all vertebrates2016

    • 著者名/発表者名
      Bar-Yaacov, D., Frumkin, I., Yashiro, Y., Chujo, T., Ishigami, Y., Chemla, Y., Blumberg, A., Schlesinger, O., Bieri, P., Greber, B., Ban, N., Zarivach, R., Alfonta, L., Pilpel, Y., *Suzuki, T. and *Mishmar, D.
    • 雑誌名

      PLOS Biol.

      巻: 14 ページ: e1002557

    • DOI

      10.1371/journal.pbio.1002557.

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Mtu1-mediated thiouridine formation of mitochondrial tRNAs is required for mitochondrial translation and is involved in reversible infantile liver2016

    • 著者名/発表者名
      Wu, Y., Wei, F-Y, Kawarada, L., Suzuki, T., Araki, K., Fujimura, A., Kaitsuka, T., Oike, Y., Suzuki, T., and Tomizawa, K.
    • 雑誌名

      PLOS Genet.

      巻: 12 ページ: e1006355

    • DOI

      10.1371/journal.pgen.1006355.

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] RNA mass spectrometry: a platform technology for emerging world of RNA modifications and epitranscriptome2017

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Suzuki
    • 学会等名
      第1回京都生体質量分析研究会シンポジウム
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] RNA修飾によるエピトランスクリプトーム制御と疾患2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木 勉
    • 学会等名
      富山RNAワークショップ(富山大生命融合科学教育部セミナー)
    • 招待講演
  • [学会発表] Molecular pathogenesis of human mitochondrial diseases associated with decoding disorder2016

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Suzuki
    • 学会等名
      RNA2016 satellite-symposium 'Nascent biology and Ribosome functions'
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Insights into molecular pathogenesis of mitochondrial diseases caused by tRNA modification deficiency2016

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Suzuki
    • 学会等名
      26th tRNA conference
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Biogenesis and physiological role of 5-formylcytidine in human mitochondrial tRNA2016

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Suzuki
    • 学会等名
      RNA modifications and epitranscriptomics conference
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 翻訳初期段階におけるペプチジルtRNAの脱落と校正機構2016

    • 著者名/発表者名
      鈴木 勉
    • 学会等名
      第89回日本生化学会大会
    • 招待講演
  • [学会発表] Molecular pathogenesis of mitochondrial diseases caused by tRNA modification deficiency2016

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Suzuki
    • 学会等名
      The 13th Conference of Asian Society for Mitochondrial Research and Medicine
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Molecular pathogenesis of human diseases caused by RNA modification deficiency2016

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Suzuki
    • 学会等名
      第39回日本分子生物学会年会
    • 招待講演
  • [図書] ミトコンドリアtRNA修飾の機能と疾患 (医学のあゆみ)2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木 勉
    • 総ページ数
      8
    • 出版者
      医歯薬出版株式会社
  • [図書] RNA修飾のケミカルバイオロジー (現代化学4月号)2016

    • 著者名/発表者名
      鈴木 勉
    • 総ページ数
      4
    • 出版者
      東京化学同人
  • [図書] RNA修飾の多彩な機能と疾患 (ノンコーディングRNA-RNA分子の全体像を俯瞰する)2016

    • 著者名/発表者名
      鈴木 勉, 大平 高之
    • 総ページ数
      39
    • 出版者
      化学同人
  • [備考] 転移RNAの成熟を助ける意外な方法 出芽酵母のtRNA前駆体はキャップ修飾により安定化されている

    • URL

      https://www.u-tokyo.ac.jp/ja/utokyo-research/research-news/unexpected-modification-to-support-maturation-of-transfer-RNA.html

  • [備考] tRNA前駆体は5’キャップ構造により安定化されている

    • URL

      http://first.lifesciencedb.jp/archives/12799

  • [備考] 変則的な暗号を解読するためのはじめの一歩 ミトコンドリアゲノムの解読に必須なメチル化酵素を同定

    • URL

      https://www.u-tokyo.ac.jp/ja/utokyo-research/research-news/first-step-to-deciphering-a-non-universal-genetic-code.html

  • [備考] 変則的な遺伝暗号の解読をつかさどるf5C修飾はNSUN3によるメチル化からはじまる

    • URL

      http://first.lifesciencedb.jp/archives/12537

URL: 

公開日: 2018-12-17   更新日: 2022-02-21  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi