Elavl2による脳内翻訳制御機構の解析

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16K07247
• 研究機関: 新潟大学
• 研究代表者: 矢野 真人 新潟大学, 医歯学系, 准教授 (20445414)
• 研究分担者: 矢野 佳芳 (早川佳芳) 新潟大学, 医学部, 産学官連携研究員 (60397320)
• 研究期間 (年度): 2016-10-21 – 2019-03-31
• キーワード: RNA結合蛋白質 / HITS-CLIP / 翻訳制御 / リボソームプロファイル

研究実績の概要

神経細胞における蛋白質合成は、神経可塑性やシナプス伝達、様々な精神・神経疾患と関わりが強く注目を集めている。その一方で、生理学的条件下の個体レベルでの翻訳制御解析は、他の転写制御、RNAプロセッシングなどのの階層における遺伝子発現解析と比べ技術的に困難であった。本研究では、神経特異的に発現する翻訳制御因子として知られるRNA結合蛋白質Elavlファミリーのうち、特徴的な発現パターンを有するElavl2に着目し、Elavl2欠損マウス脳を研究材料として、Elavl2依存的な翻訳制御プログラムの解明を目指した解析を行ってきた。生体脳より直接、包括的Elavl2-RNA相互作用マップ解析（HITS-CLIP法）を行い、Elavl2の標的遺伝子群の同定を行った。その結果、他の脳内におけるRNA結合蛋白質に比し、Elavl2標的遺伝子群は、神経細胞、シナプス機能に関わる遺伝子群が優位にエンリッチされる遺伝子群が標的となっていることが分かった。それに対し、生きた脳内における翻訳中のmRNAプロファイリングを、包括的定量的解析技術(in vivoポリソームプロファイリング法)と通常のRNAシークエンス解析を同時に行い、ゲノムマッピングを行った。以上のマルチオミクス技術を組み合わせた統合的解析により、脳組織そのものを扱った生体内翻訳制御解析システムの構築を行うことができた。さらに遺伝学ツールとしてELAVL2欠損マウスを用いることでlavl2蛋白質依存的な翻訳制御メカニズムの解明を目指した研究を行い、Elavl2標的遺伝子群を介した生物学的意義の解明を目指した、翻訳制御による神経細胞における役割について解析を進めている。

研究成果

• [雑誌論文] An RNA Switch of a Large Exon of Ninein Is Regulated by the Neural Stem Cell Specific-RNA Binding Protein, Qki5 (2019)
  • 著者名/発表者名: Hayakawa-Yano Yoshika、Yano Masato
  • 雑誌名: International Journal of Molecular Sciences 巻: 20 ページ: 1010(12pages)
  • DOI: 10.3390/ijms20051010
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Elavl3 regulates neuronal polarity through the alternative splicing of an embryo-specific exon in AnkyrinG (2018)
  • 著者名/発表者名: Ogawa Yuki、Yamaguchi Junji、Yano Masato、Uchiyama Yasuo、Okano Hirotaka James
  • 雑誌名: Neuroscience Research 巻: 135 ページ: 13～20
  • DOI: 10.1016/j.neures.2018.03.008
  • 査読あり
• [学会発表] 蛋白質-RNA相互作用マッピングは、新しいRNA制御モデルとRNA制御オリゴの同定を可能にする (2019)
  • 著者名/発表者名: 矢野真人
  • 学会等名: 第18回日本再生医療学会シンポジウム 「RNA技術と幹細胞研究の最前線」
  • 招待講演
• [学会発表] Qki5 HITS-CLIP provides new mechanisms of RNA regulatory loop (2019)
  • 著者名/発表者名: Masato Yano and Yoshika Yano
  • 学会等名: The 20th Takeda Science Foundation Symposium on Bioscience "RNA Neobiology" ポスター発表
• [学会発表] 中枢神経系の細胞アイデンティティーを創出する RNA 結合蛋白質の解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 矢野真人
  • 学会等名: 武田薬品工業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] Cell-type specific RNA-binding proteins in the developing central nervous system (2018)
  • 著者名/発表者名: Yano M, Okano H, Sakimura K, Takebayashi H, Suyama S and Hayakawa-Yano Y
  • 学会等名: 第41回日本神経科学大会シンポジウム "RNA制御から理解する神経発生と疾患"
  • 招待講演
• [学会発表] The Future of Neuroscience discussion (2018)
  • 著者名/発表者名: Masato Yano
  • 学会等名: バイオジェン創立40周年記念式典 パネルディスカッション
  • 招待講演
• [学会発表] An RNA-binding protein Qki5 regulates embryonic neural stem cells through pre-mRNA processing in cell adhesion signaling (2018)
  • 著者名/発表者名: Hayakawa-Yano Y, Suyama S, Nogami M, Yugami M, Koya I, Furukawa T, Zhou L, Abe M, Sakimura K, Takebayashi H, Nakanishi A, *Okano H, and *Yano M
  • 学会等名: 第41回日本神経科学大会 ポスター発表
• [学会発表] An RNA-binding protein, Qki5, regulates embryonic neural stem cells through pre-mRNA processing in cell adhesion signaling (2018)
  • 著者名/発表者名: Hayakawa-Yano Y, Suyama S, Nogami M, Yugami M, Koya I, Furukawa T, Zhou L, Abe M, Sakimura K, Takebayashi H, Nakanishi A, *Okano H, and *Yano M
  • 学会等名: 第８回新潟大学脳研究所共同研究拠点国際シンポジウム ポスター発表
• [備考] サイエンティスト脳の臨界期
  • URL: https://ncrna.jp/blog/item/436-critical-period