piRNA生合成経路の解析

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H03632
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 石津 大嗣 慶應義塾大学, 医学部(信濃町), 講師 (40574588)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: piRNA / Armi / CLIPPARE / Yb / GasZ

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機能性小分子RNAである。申請者は、ショウジョウバエを用いたpiRNA生合成因子探索の結果、ATP依存性RNAヘリカーゼであるArmitage（Armi）を同定した。ArmiはpiRNA生合成過程の中間体に結合することが示唆されたが、その詳細な機能には不明な点が多かった。本研究では、これまで詳細な解析がされていなかったpiRNA生合成遷移過程の中間体を捉えるために、Armiが結合するpiRNA中間体の配列解析手法を確立した。また、piRNA生合成に関与する因子群が関与するpiRNA生合成の分子メカニズムの解明を目指した。
これまでの研究から、Armiに結合したpiRNA中間体の5'末端から、24~30番目の塩基がエンドリボヌクレアーゼZucchini（Zuc）によって切断されることで成熟型piRNAが生成されることが示唆されていた。本研究ではタンパク質が結合したRNAの5'末端を一塩基レベルで同定する手法であるCLIP followed by parallel analysis of RNA end（CLIPPARE）法を独自に開発し、Armi結合RNAの5'末端配列を解析した。その結果、Armi結合RNAの5'末端は多くの成熟型piRNAの5'末端と一致することが明らかとなり、ArmiがpiRNA中間体に結合することを証明し、この成果を論文として報告した。また、Armiと相互作用するpiRNA生合成必須因子であるYbとGasZの機能を解析した結果、Ybは細胞質顆粒構造体を形成することでpiRNA前駆体を選択的かつ局所的に集めることでpiRNA生合成を効率化すること、GasZはpiRNA成熟化の場であるミトコンドリア外膜上にArmiを局在化させることをそれぞれ明らかにし、論文として発表した。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元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] Armitage determines Piwi－piRISC processing from precursor formation and quality control to inter‐organelle translocation (2020)
  • 著者名/発表者名: Haruna Yamashiro, Mayu Negishi, Tatsuki Kinoshita, Hirotsugu Ishizu, Hitoshi Ohtani, Mikiko C. Siomi
  • 雑誌名: EMBO reports 巻: 21 ページ: e48769
  • DOI: https://doi.org/10.15252/embr.201948769
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Distinct and collaborative function of Yb and Armitage in transposon-targeting piRNA biogenesis (2019)
  • 著者名/発表者名: Hirotsugu Ishizu, Tatsuki Kinoshita, Shigeki Hirakata, Chihiro Komatsuzaki, Mikiko C. Siomi
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 27 ページ: 1822-1835
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.celrep.2019.04.029
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Requirements for multivalent Yb body assembly in transposon silencing in Drosophila (2019)
  • 著者名/発表者名: Shigeki Hirakata, Hirotsugu Ishizu, Aoi Fujita, Yumiko Tomoe, Mikiko C. Siomi
  • 雑誌名: EMBO reports 巻: 20 ページ: e47708
  • DOI: https://doi.org/10.15252/embr.201947708
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Nuclear RNA export factor variant initiates piRNA-guided co-transcriptional silencing (2019)
  • 著者名/発表者名: Kensaku Murano, Yuka W. Iwasaki, Hirotsugu Ishizu, Akane Mashiko, Aoi Shibuya, Shu Konko, Shungo Adachi, Saori Suzuki, Kuniaki Saito, Tohru Natsume, Mikiko C. Siomi, Haruhiko Siomi
  • 雑誌名: EMBO journal 巻: 38 ページ: e102870
  • DOI: https://doi.org/10.15252/embj.2019102870
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Role of the RNA helicase, Armitage, in the primary piRNA biogenesis pathway (2019)
  • 著者名/発表者名: Hirotsugu Ishizu, Tatsuki Kinoshita, MIkiko C. Siomi
  • 学会等名: Keystone symposia, Small Regulatory RNAs
  • 国際学会
• [学会発表] ショウジョウバエ卵巣体細胞における一次piRNA整合性経路の解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 石津大嗣、塩見春彦、塩見美喜子
  • 学会等名: 第42回日本分子生物学会年会
• [備考] 慶應義塾大学医学部分子生物学教室のwebサイト
  • URL: http://siomilab.med.keio.ac.jp/