研究課題
piRNAは、相補的な配列を持つ遺伝子の発現を抑制する生殖細胞特異的な小分子RNAである。ショウジョウバエをモデルとした解析から、piRNAのほとんどはレトロトランスポゾンの発現抑制を担っているが、約20%のpiRNAは遺伝子の3'非翻訳領域に由来する標的未知のpiRNAであることがわかっている。これまでに、traffic jam(tj)と呼ばれる遺伝子の3'非翻訳領域にpiRNA生合成に必須の100塩基長のシス配列が存在することが示唆されていた。CRISPR/Cas9システムによるゲノム編集法により、tjシス配列を欠失した変異体を作製した結果、下流からpiRNAが合成されなくなったことから、シス配列がpiRNA生成に必須であることを示した。しかし、このシス配列において保存性の高いモチーフ配列などは特定できず、どのような共通性を持つのかは不明だった。そこで、二次構造的な共通性があるかどうかを調べるために、selective 2'-hydroxyl acylation analyzed by primer extension (SHAPE)法を用いたRNA二次構造解析を行った。tjのシス配列に対してSHAPE法を行った結果、再現性のあるバンドパターンが観察され、特異的な構造を持つことが明らかとなった。二本鎖形成部位の塩基を変異させた配列では、piRNA生成能がなくなることから、構造的特徴がシス配列として識別されるために重要であることが示唆された。遺伝子の3'非翻訳領域からpiRNAを生成する経路は、mRNAの分解を伴いタンパク質の翻訳効率に影響を及ぼすことが予想される。piRNA生合成経路による翻訳制御の可能性を検証するために、ショウジョウバエ培養細胞株OSCを用いたリボソームプロファイリング法を確立した。
2: おおむね順調に進展している
SHAPE法を用いてtjのシス配列の構造的特徴を明らかにした。また、ショウジョウバエ卵巣細胞株OSCにおいてCRISPR/Cas9システムによるゲノム編集法を確立し、tjシス配列の重要性を明らかにした。この過程で作製された様々な変異体の多くで、下流からのpiRNA生成が減少したが、予想に反してpiRNAとは別の小分子RNAであるendo-siRNAが代わりに生成されるようになった変異体が単離された。endo-siRNAは、生殖細胞以外の体細胞でも恒常的に発現している小分子RNAであり、piRNAと同様に転移因子を標的としていることが知られている。これまで、piRNA生合成に必須のYbが、endo-siRNA生合成経路でも必要であることが示唆されていたが、詳細な解析はされていなかった。この変異体は、2つの小分子RNAの生合成経路のリンクを示すとともに、その解析に適した実験材料になると考えられる。
OSCを用いたリボソームプロファイリング法を確立したので、piRNA生合成経路を阻害したときのpiRNAコード遺伝子における翻訳効率の変化を調べる。また、今回単離されたpiRNAとendo-siRNAがスイッチしたtj変異体を解析し、piRNA生合成経路とendo-siRNA生合成経路のリンクを明らかにする。
すべて 2015 その他
すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 備考 (1件)
Molecular Cell
巻: 59 ページ: 553-563
10.1016/j.molcel.2015.06.024
Cell Reports
巻: 12 ページ: 429-440
10.1016/j.celrep.2015.06.035
http://www-siomilab.biochem.s.u-tokyo.ac.jp/index.html
