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2022 年度 実績報告書

反応場に着目したpiRNA経路の生化学的解析

研究課題

研究課題/領域番号 18H05271
研究機関東京大学

研究代表者

泊 幸秀  東京大学, 定量生命科学研究所, 教授 (90447368)

研究期間 (年度) 2018-06-11 – 2023-03-31
キーワードpiRNA / PIWI-interacting RNA / 反応場
研究実績の概要

米国の2研究室と共同で、PIWIタンパク質の標的切断活性を大きく加速させる新たな補助因子としてGTSF1を同定した。GTSF1は、PIWIタンパク質に結合するタンデムCHHC型のZnフィンガータンパク質である。生化学的な解析から、GTSF1によるpiRNA標的切断活性の加速には、1) GTSF1とRNAが直接結合すること、2) GTSF1とPIWIタンパク質が直接結合することの両方が必要であることが明らかとなった。標的RNAを認識したPIWIタンパク質/piRNA複合体は、そのままでは標的を切断できない状態をとっているが (pre-catalytic state)、GTSF1がその状態に結合することによって、PIWIタンパク質が標的切断触媒活性を持つ状態 (catalytic state)への構造変化を促進していると考えられる。興味深いことに、GTSF1は、多くの種において複数のパラログが存在する。例えばマウスにはGTSF1、GTSF1L、GTSF2の3つ、カイコにはGtsf1とGtsf1-like (Gtsf1L)の2つが存在する。我々は、生化学的アプローチと生物情報学的アプローチを組み合わせることによって、カイコのGtsf1がSiwiによる標的RNA切断を、そしてGtsf1LがBmAgo3による標的RNA切断を、それぞれ直交的・特異的に加速させることによって、効率の良いピンポンサイクルを達成していることを見いだした (RNA 2022)。これら一連のGTSF1に関する発見は、piRNA研究分野における「究極の目標」とも言えるピンポンサイクルの試験管内完全再構成に向けた大きな足がかりとなるものである。

現在までの達成度 (段落)

令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 2件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件)

  • [国際共同研究] University of Massachusetts/Thomas Jefferson University/Scripps Research(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      University of Massachusetts/Thomas Jefferson University/Scripps Research
  • [国際共同研究] 上海科技大学(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      上海科技大学
  • [雑誌論文] The piRNA cluster torimochi is an expanding transposon in cultured silkworm cells2023

    • 著者名/発表者名
      Shoji Keisuke、Umemura Yusuke、Katsuma Susumu、Tomari Yukihide
    • 雑誌名

      PLOS Genetics

      巻: 19 ページ: e1010632

    • DOI

      10.1371/journal.pgen.1010632

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Functional specialization of monocot DCL3 and DCL5 proteins through the evolution of the PAZ domain2022

    • 著者名/発表者名
      Chen Shirui、Liu Wei、Naganuma Masahiro、Tomari Yukihide、Iwakawa Hiro-oki
    • 雑誌名

      Nucleic Acids Research

      巻: 50 ページ: 4669~4684

    • DOI

      10.1093/nar/gkac223

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Structure of the Dicer-2-R2D2 heterodimer bound to a small RNA duplex2022

    • 著者名/発表者名
      Yamaguchi Sonomi、Naganuma Masahiro、Nishizawa Tomohiro、Kusakizako Tsukasa、Tomari Yukihide、Nishimasu Hiroshi、Nureki Osamu
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 607 ページ: 393~398

    • DOI

      10.1038/s41586-022-04790-2

    • 査読あり
  • [雑誌論文] GTSF1 accelerates target RNA cleavage by PIWI-clade Argonaute proteins2022

    • 著者名/発表者名
      Arif Amena、Bailey Shannon、Izumi Natsuko、Anzelon Todd A.、Ozata Deniz M.、Andersson Cecilia、Gainetdinov Ildar、MacRae Ian J.、Tomari Yukihide、Zamore Phillip D.
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 608 ページ: 618~625

    • DOI

      10.1038/s41586-022-05009-0

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Revisiting the Glass Treatment for Single-Molecule Analysis of ncRNA Function2022

    • 著者名/発表者名
      Shen Shuting、Naganuma Masahiro、Tomari Yukihide、Tadakuma Hisashi
    • 雑誌名

      Methods Mol Biol

      巻: 2022;2509 ページ: 209~231

    • DOI

      10.1007/978-1-0716-2380-0_13

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The two Gtsf paralogs in silkworms orthogonally activate their partner PIWI proteins for target cleavage2022

    • 著者名/発表者名
      Izumi Natsuko、Shoji Keisuke、Kiuchi Takashi、Katsuma Susumu、Tomari Yukihide
    • 雑誌名

      RNA

      巻: 29 ページ: 18~29

    • DOI

      10.1261/rna.079380.122

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The mechanisms of siRNA selection by plant Argonaute proteins triggering DNA methylation2022

    • 著者名/発表者名
      Liu Wei、Shoji Keisuke、Naganuma Masahiro、Tomari Yukihide、Iwakawa Hiro-oki
    • 雑誌名

      Nucleic Acids Research

      巻: 50 ページ: 12997~13010

    • DOI

      10.1093/nar/gkac1135

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Small RNAs2022

    • 著者名/発表者名
      泊 幸秀
    • 学会等名
      RNA2022, Colorado, USA
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The two Gtsf paralogs in silkworms orthogonally activate their partner PIWI proteins for target cleavage2022

    • 著者名/発表者名
      泊 幸秀
    • 学会等名
      The ”Argonautes” conference, Regensburg, Germany
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A canonical chaperone and a heat-resistant obscure (Hero) protein mediate similar aggregation suppression and conformational extension of TDP-432022

    • 著者名/発表者名
      泊 幸秀
    • 学会等名
      Cold Spring Harbor Asia, RNA Biology, AWAJI, Japan
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2023-12-25  

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