piRNA生合成経路の分子メカニズム解明

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15H05585
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 石津 大嗣 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (40574588)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: piRNA / tj / 翻訳 / RNA二次構造 / CRISPR-Cas9

研究実績の概要

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。
tj mRNAの半減期を測定したところ、piRNA生合成経路を機能阻害した場合に安定化することがわかった。一方で、翻訳効率は低下しタンパク質量が減少した。このことからpiRNA生合成を制御するシス配列が、3'非翻訳領域に存在するその他の翻訳抑制に関与する領域に干渉し、翻訳効率を安定化することが示唆された。

現在までの達成度 (段落)

28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

28年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Production of Small Noncoding RNAs from the flamenco Locus Is Regulated by the gypsy Retrotransposon of Drosophila melanogaster. (2016)
  • 著者名/発表者名: Guida V, Cernilogar FM, Filograna A, De Gregorio R, Ishizu H, Siomi MC, Schotta G, Bellenchi GC, Andrenacci D.
  • 雑誌名: Genetics 巻: 204 ページ: 631-644
  • DOI: 10.1534/genetics.116.187922
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Piwi Modulates Chromatin Accessibility by Regulating Multiple Factors Including Histone H1 to Repress Transposons. (2016)
  • 著者名/発表者名: Iwasaki YW, Murano K, Ishizu H, Shibuya A, Iyoda Y, Siomi MC, Siomi H, Saito K.
  • 雑誌名: Molecular Cell 巻: 63 ページ: 408-419
  • DOI: 10.1016/j.molcel.2016.06.008
  • 査読あり
• [学会発表] Role of the RNA helicase, Armitage, in the primary piRNA biogenesis pathway (2016)
  • 著者名/発表者名: Ishizu, H., Kinoshita, T., Siomi, MC.
  • 学会等名: The 2016 joint annual meeting of the RNA Society and the RNA Society of Japan
  • 発表場所: 国立京都国際会館（京都府京都市左京区）
  • 年月日: 2016-06-28 – 2016-07-02
  • 国際学会
• [備考] 東京大学理学部生物化学科塩見研究室のHP
  • URL: http://www-siomilab.biochem.s.u-tokyo.ac.jp/index.html