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2018 年度 実績報告書

RNA修飾の変動と生命現象

研究課題

研究課題/領域番号 18H05272
研究機関東京大学

研究代表者

鈴木 勉  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (20292782)

研究期間 (年度) 2018-06-11 – 2023-03-31
キーワードRNA修飾 / エピトランスクリプトミクス / メタボライト / mRNA / rRNA / tRNA / タンパク質合成 / リボソーム
研究実績の概要

新規RNA修飾酵素の同定とその機能解析では、大きな進展があった。脊椎動物では、mRNAの5'末端のキャップ構造に続く 1 塩基目にN6, 2'-O-ジメチルアデノシン(m6Am)が存在する。このm6Am修飾の生合成や機能はほとんどわかっておらず、その解明のためにはm6Am 修飾のN6-メチル基を導入する酵素の発見が不可欠であった。私たちは、本研究でm6Am修飾のN6-メチル基を導入する酵素を同定し、CAPAM と命名した(Akichika et al., Science, 2019)。CAPAM を欠損した細胞は酸化ストレスに対する感受性が亢進しており、m6Am修飾が生理学的に重要な意義を持つことが示唆された。リボソームプロファイリングの結果から、m6Am修飾はタンパク質合成能を向上する機能を持つことが示された。この成果は、エピトランスクリプトミクスやRNAの研究分野のみならず、生命科学の広い分野から非常に大きな反響があり、国際的にも高く評価されている。
また、枯草菌をはじめとする一群のバクテリアには、酢酸イオンを基質としてN4-アセチルシチジン(ac4C)修飾を導入するユニークなアセチル化酵素TmcALを同定した(Taniguchi et al., Nature Chem Biol., 2018)。
さらに、炭酸ガスに敏感なt6A修飾の生合成とワールブルク効果の関係性を示した研究(Lin et al., Nature Commun., 2018)は、RNA修飾が細胞内メタボライト濃度によってダイナミックに調節されていることを示した成果であり、本プロジェクトのコンセプトを実証した知見である。いずれも、長年培ってきた研究成果が同時期にまとまった形となったが、これらの成果は、エピトランスクリプトミクス、タンパク質合成、RNA生物学などの研究分野の発展に、大きく貢献している。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

新規RNA修飾酵素の同定とその機能解析では、予想以上の成果が得られた。脊椎動物mRNAのキャップ構造におけるm6A修飾酵素の同定と機能解析 (Science, 2019)は、エピトランスクリプトミクスやRNAの研究分野のみならず、生命科学の広い分野から非常に大きな反響があり、国際的にも高く評価されている。また、First authorの学生はこの研究成果で、第10回日本学術振興会育志賞を受賞した。また、酢酸を基質にするユニークな新規RNAアセチル酵素(Nature Chem Biol., 2018)を報告した。さらに、炭酸ガスに敏感なt6A修飾の生合成とワールブルク効果の関係性を示した研究(Nature Commun., 2018)は、RNA修飾が細胞内メタボライト濃度によってダイナミックに調節されていることを示した成果である。本プロジェクトのコンセプトを実証しており、学術的価値が高い。いずれも、長年培ってきた研究成果が同時期にまとまった形となったが、これらの成果は、エピトランスクリプトミクス、タンパク質合成、RNA生物学などの研究分野の発展に、大きく貢献している。「RNA修飾の生物学的な役割の解明」の功績が認められ、第26回木原記念財団学術賞を受賞した。

今後の研究の推進方策

本プロジェクトのコンセプトである、RNA修飾が生育環境や細胞内メタボライトによってダイナミックに変動する現象を引き続き探求する。特に嫌気環境におけるRNA修飾の変動と役割について集中した研究を行う予定である。
新規RNA修飾については、現時点で、未発表のものを10種類以上発見している。この中には、新規キャップ構造、RNAリン酸化修飾、欠損型塩基など、これまでに類の見ないタイプのものが含まれている。本研究では、新規RNA修飾の更なる探索を継続すると共に、新規修飾の化学構造の決定、生合成機構の解明、機能解析を行う予定である。

  • 研究成果

    (25件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 8件、 招待講演 9件) 図書 (2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] University of Lausanne(スイス)

    • 国名
      スイス
    • 外国機関名
      University of Lausanne
  • [国際共同研究] Universitätsklinikum Bonn(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Universitätsklinikum Bonn
  • [国際共同研究] MedUni Wien(オーストリア)

    • 国名
      オーストリア
    • 外国機関名
      MedUni Wien
  • [国際共同研究] J. C. Leukaemia Research Inst(スペイン)

    • 国名
      スペイン
    • 外国機関名
      J. C. Leukaemia Research Inst
  • [国際共同研究] Lodz University of Technology(ポーランド)

    • 国名
      ポーランド
    • 外国機関名
      Lodz University of Technology
  • [国際共同研究]

    • 他の国数
      3
  • [雑誌論文] Transcriptome-wide identification of A-to-I RNA editing sites using ICE-seq2019

    • 著者名/発表者名
      Okada Shunpei、Ueda Hiroki、Noda Yuta、Suzuki Tsutomu
    • 雑誌名

      Methods

      巻: 156 ページ: 66~78

    • DOI

      10.1016/j.ymeth.2018.12.007

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Random mutagenesis of a hyperthermophilic archaeon identified tRNA modifications associated with cellular hyperthermotolerance2019

    • 著者名/発表者名
      Orita Izumi、Futatsuishi Ryohei、Adachi Kyoko、Ohira Takayuki、Kaneko Akira、Minowa Keiichi、Suzuki Miho、Tamura Takeshi、Nakamura Satoshi、Imanaka Tadayuki、Suzuki Tsutomu、Fukui Toshiaki
    • 雑誌名

      Nucleic Acids Research

      巻: 47 ページ: 1964~1976

    • DOI

      10.1093/nar/gky1313

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cap-specific terminal N6-methylation of RNA by an RNA polymerase II?associated methyltransferase2018

    • 著者名/発表者名
      Akichika Shinichiro、Hirano Seiichi、Shichino Yuichi、Suzuki Takeo、Nishimasu Hiroshi、Ishitani Ryuichiro、Sugita Ai、Hirose Yutaka、Iwasaki Shintaro、Nureki Osamu、Suzuki Tsutomu
    • 雑誌名

      Science

      巻: 363 ページ: eaav0080

    • DOI

      10.1126/science.aav0080

    • 査読あり
  • [雑誌論文] CO2-sensitive tRNA modification associated with human mitochondrial disease2018

    • 著者名/発表者名
      Lin Huan、Miyauchi Kenjyo、Harada Tai、Okita Ryo、Takeshita Eri、Komaki Hirofumi、Fujioka Kaoru、Yagasaki Hideki、Goto Yu-ichi、Yanaka Kaori、Nakagawa Shinichi、Sakaguchi Yuriko、Suzuki Tsutomu
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 9 ページ: 1875

    • DOI

      10.1038/s41467-018-04250-4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Acetate-dependent tRNA acetylation required for decoding fidelity in protein synthesis2018

    • 著者名/発表者名
      Taniguchi Takaaki、Miyauchi Kenjyo、Sakaguchi Yuriko、Yamashita Seisuke、Soma Akiko、Tomita Kozo、Suzuki Tsutomu
    • 雑誌名

      Nature Chemical Biology

      巻: 14 ページ: 1010~1020

    • DOI

      10.1038/s41589-018-0119-z

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Accurate estimation of 5-methylcytosine in mammalian mitochondrial DNA2018

    • 著者名/発表者名
      Matsuda Shigeru、Yasukawa Takehiro、Sakaguchi Yuriko、Ichiyanagi Kenji、Unoki Motoko、Gotoh Kazuhito、Fukuda Kei、Sasaki Hiroyuki、Suzuki Tsutomu、Kang Dongchon
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 8 ページ: 5801

    • DOI

      10.1038/s41598-018-24251-z

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantification of methylation efficiency at a specific N6-methyladenosine position in rRNA by using BNA probes2018

    • 著者名/発表者名
      Oshima Takuya、Ishiguro Kensuke、Suzuki Tsutomu、Kawahara Yukio
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 54 ページ: 9627~9630

    • DOI

      10.1039/C8CC03713B

    • 査読あり
  • [学会発表] Quality control of protein synthesis by peptidyl-tRNA drop off in the early elongation stage2019

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Suzuki
    • 学会等名
      Ribosome Structure and Function 2019
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] RNA modification, a chemical diversity for biological function2019

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Suzuki
    • 学会等名
      The 20th Takeda Science Foundation Symposium on Bioscience “RNA Neobiology”
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Dynamic regulation of RNA modification in health and disease2019

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Suzuki
    • 学会等名
      Translation Machinery in Health and Disease (Gordon Research Conference)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Metabolic and Chemical Regulation of RNA Modifications Associated with Various Biological Processes2019

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Suzuki
    • 学会等名
      RNA Editing, Next-Generation Epitranscriptomics in Health and Disease (Gordon Research Conference)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Metabolic regulation of tRNA modifications associated with mitochondrial diseases2018

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Suzuki
    • 学会等名
      EMBO workshop on "Molecular Biology of Mitochondrial Gene Expression"
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] RNA修飾によるエピトランスクリプトーム制御と疾患2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木 勉
    • 学会等名
      日本筋学会第4回学術集会
    • 招待講演
  • [学会発表] Dynamic regulation of tRNA modification under physiological and pathological conditions2018

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Suzuki
    • 学会等名
      27th tRNA conference
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Metabolic regulation of RNA modification associated with human disease2018

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Suzuki
    • 学会等名
      熊大発生医学研HIGOセミナー
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] RNA modification, a chemical diversity for biological function2018

    • 著者名/発表者名
      Tsutomu Suzuki
    • 学会等名
      The 2nd Joint Australia-Japan joint RNA meeting 2018
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] RNAポリメラーゼIIに結合したメチル化酵素がmRNAの先頭にm6A修飾を導入する(サイエンス誌に載った日本人研究者)2019

    • 著者名/発表者名
      鈴木 勉、濡木 理
    • 総ページ数
      1
    • 出版者
      Science, AAAS
  • [図書] RNA修飾の変動と生命現象(実験医学)2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木 勉
    • 総ページ数
      7
    • 出版者
      羊土社
  • [備考] Suzuki lab

    • URL

      http://rna.chem.t.u-tokyo.ac.jp/en/index.html

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公開日: 2021-01-27  

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