RNA監視機構による遺伝子発現制御

2011 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23687025
• 研究種目: 若手研究(A)
• 研究機関: 横浜市立大学
• 研究代表者: 山下 暁朗 横浜市立大学, 医学部, 講師 (20405020)
• キーワード: NMD / mRNA分解 / mRNA代謝 / 翻訳終結

研究概要

平成23年度は
1)NMDが直接制御する細胞内在性基質の網羅的同定とその具体的な役割の解析
2)NMD制御分子の新規相互作用分子の解析を通じたNMDと細胞ストレス応答の分子機構の解析について研究を行い、特に2)について、研究成果を3本の原著論文と1本のレビューとして発表した。
具体的には(1)IR、UV、H2O2、NaAs処理依存的に細胞質に形成されるストレスグラニュール(SG)にNMD制御分子SMG-1が局在することを明らかにした。さらに、SMG-1およびその酵素活性はH2O2処理によるSG形成に必須であることを明らかにした。一方で既知のSMG-1の基質であるUpf1のリン酸化はSGでは観察されなかった。このことから、SMG-1依存的なSG形成には未知の基質に依存した機構が存在する可能性が示唆される。(2)Hsp90の阻害によりDNAダメージに対する感受性が更新することがわかっていたが、そのメカニズムの理解は完全には進んでいない。Hsp90がDNAダメージ応答の中心的な制御因子であるPIKKファミリータンパク質全体を制御する分子であることを明らかとした。さらにHsp90が既知のPIKKファミリー全体を制御する分子複合体であるRUVBL1/2複合体とTel2複合体と結合することを示した。(3)SMG-1が細胞内でUpf1のN末端側のトレオニン28(T28>をリン酸化することを新たに同定した。リン酸化T28にはSMG-6がその14-3-3様領域を介して結合すことを示した。一方で、同じく14-3-3様領域を有するNMD制御因子SMG-5:SMG-7複合体はUpf1のC末端側のセリン1096にSMG-1によるリン酸化依存的に結合することを明らかにした。さらに、これらのリン酸化依存的結合はNMDに必須であることを証明した。また、SMG-5:SMG-7複合体の結合がリボソーム解離とUpf1のmRNAからの解離に関わること、SMG-6の結合がUpf1のmRNAからの解離に関わることを示唆する結果を示した。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

平成23年度は、NMD制御分子の新規相互作用分子の解析を通じたNMDと細胞ストレス応答の分子機構の解析をまとめ、2つの研究論文と1つの総説を発表した。また、既知のNMD制御分子がどのように異常終止コドン認識後のNMDを制御するかに関わる論文を発表した。研究計画にある内容についても順調に進んでいる。

今後の研究の推進方策

NMDの阻害によるガン細胞の増殖阻害について、低分子量化合物の探索を行うことは、研究成果の社会還元を考える上で重要である。当初の研究計画にある研究を進めるとともに、低分子量化合物の探索のための、アッセイ系の構築とそれを用いたNMD阻害剤スクリーニングを行っていく。

研究成果

• [雑誌論文] Heat shock protein 90 regulates phosphatidylinositol 3-kinase-related protein kinase family proteins together with the RUVBL1/2 and Tel2-containing co-factor complex (2012)
  • 著者名/発表者名: Izumi N, Yamashita A, Hirano H, Ohno S
  • 雑誌名: Cancer Sci 巻: 103 ページ: 50-57
  • DOI: 10.1111/j.1349-7006.2011.02112.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] N- and C-terminal Upfl phosphorylations create binding platforms for SMG-6 and SMG-5:SMG-7 during NMD (2012)
  • 著者名/発表者名: Yamashita A, Kutsuzawa K, Izumi N, Hirahara F, Ohno S
  • 雑誌名: Nucleic Acids Res 巻: 40 ページ: 1251-1266
  • DOI: 10.1093/nar/gkr791
  • 査読あり
• [雑誌論文] Integrated regulation of PIKK-mediated stress responses by AAA+ proteins RUVBL1 and RUVBL2 (2012)
  • 著者名/発表者名: Izumi N, Yamashita A, Ohno S
  • 雑誌名: Nucleus 巻: 3 ページ: 29-43
  • DOI: 10.4161/nucl.18926
  • 査読あり
• [雑誌論文] A novel role for hSMG-1 in stress granule formation (2011)
  • 著者名/発表者名: Brown JA, Roberts TL, Richards R, Woods R, Birrell G, Lim YC, Ohno s, Yamashita A, Abraham RT, Gueven N, Lavin MF
  • 雑誌名: Mol Cell Biol 巻: 22 ページ: 4417-4429
  • DOI: 10.1128/MCB.05987-11
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mutations in POLR3A and POLR3B encoding RNA Polymerase III subunits cause an autosomal-recessive hypomyelinating leukoencephalopathy (2011)
  • 著者名/発表者名: Saitsu H, Osaka H, Sasaki M, Takanashi J, Hamada K, Yamashita A, Shibayama H, Shiina M, Kondo Y, Nishiyama K, Tsurusaki Y, Miyake N, Doi H, Ogata K, Inoue K, Matsumoto N
  • 雑誌名: Am J Hum Genet 巻: 89 ページ: 644-651
  • DOI: 10.1016/j.ajhg.2011.10.003
  • 査読あり
• [学会発表] 動物細胞におけるmRNA監視機構の分子機構の研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山下暁朗
  • 学会等名: 第34回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県)(招待講演)
  • 年月日: 2011-12-15
• [学会発表] The role of SMG-1 in nonsense-mediated mRNA decay (2011)
  • 著者名/発表者名: Yamashita A
  • 学会等名: RNA Asia Studies
  • 発表場所: Fullon Hot Spring Kesort at Tamsui (Taiwan)
  • 年月日: 2011-11-11
• [学会発表] The SMG-1 mediated N- and C-terminal phosphorylation of Upf1 create binding platform of SMG-6 and the SMG5:SMG-7 complex during nonsense-mediated mRNA decay (2011)
  • 著者名/発表者名: Yamashita A, Okada-Katsuhata Y, Kutsuzawa K, Izumi N, Hirahara F, Ohno S
  • 学会等名: 第16回国際RNA学会年会
  • 発表場所: 京都国際会館(京都府)
  • 年月日: 2011-06-17
• [図書] 横浜医学2012年1月63巻1号 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山下暁朗
  • 総ページ数: 16
  • 出版者: 横浜市立大学医学会
• [図書] 臨床検査2011年9月55巻9号 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山下暁朗
  • 総ページ数: 6
  • 出版者: 医学書院
• [備考]
  • URL: http://www-user.yokohama-cu.ac.jp/~ohnos/Japanease/indexJ.html