生殖細胞特異的小分子ＲＮＡの生合成と機能発現

2012 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24249018
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 仲野 徹 大阪大学, 生命機能研究科, 教授 (00172370)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 小分子RNA / ミトコンドリア / GPAT2 / piRNA

研究概要

生殖細胞特異的な小分子RNAであるpiRNAの生合成機構を解析するため、生殖系列の幹細胞であるGS細胞（Germline Stem 細胞）を使った実験系をたちあげた。piRNA産生に必須な遺伝子であるMILI（mouse miwi like）の遺伝子を欠損するGS細胞を樹立した。その細胞と、さらにMILIを導入して作成したMILI回復細胞を比較することにより、GS細胞は、piRNA合成の前半において機能することが明らかになった。そのMILI回復細胞を用いることにより、MILIが結合してpiRNA産生に関与するタンパクがあるのではないかと考え、MILIと共免疫沈降するタンパクのマス解析をおこなった。
そのなかから、GPAT2 glycerol-3-phosphate acyltransferase 2（GPAT2）というミトコンドリア外膜に存在するタンパクの機能解析をおこなった。GPAT2遺伝子をノックダウンしたGS細胞を作成したところ、piRNA産生が著しく低下したことから、GPAT2は、piRNA合成の初期段階において機能することが明らかになった。GPAT2は、リゾフォスファチヂン酸の生合成に必要な酵素であることから、次に、GPAT2の酵素活性がpiRNAの産生に必要かどうかの解析をおこなった。GPAT2遺伝子をノックダウンした後、酵素活性を欠損するGPAT2遺伝子を導入したところ、piRNAの産生が回復した。このことから、GPAT2の酵素活性はpiRNA合成に不要であること、おそらく、GPAT2が何らかの足場としてpiRNAの生合成に関与していることが明らかになった。

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

研究業績の概要に記したとおり、piRNA合成に必須なタンパクを一つ同定し、その機能解析をおこなうことができた。

今後の研究の推進方策

GS細胞におけるGPAT2の機能解析をおこなったので、今後は、GPAT2の生体内における機能を解析していく。

研究成果

• [雑誌論文] GPAT2, a mitochondrial outer membrane protein, in piRNA biogenesis in germline stem cells (2013)
  • 著者名/発表者名: Shiromoto Y, Kuramochi-Miyagawa S, Daiba A, Chuma S, Katanaya A, Nishimura K, Ohtaka M, Nakanishi M, Nakamura T, Yoshinaga K, Asada N, Nakamura S, Yasunaga T, Kojima-Kita K, Itou D, Kimura T, Nakano T
  • 雑誌名: RNA 巻: 19 ページ: 803-810
  • DOI: 10.1261/rna.038521.113.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Targeted gene silencing in mouse germ cells by insertion of a homologous DNA into a piRNA generating locus. (2013)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Y, Watanabe T, Hoki Y, Shirane K, Li Y, Ichiiyanagi K, Kuramochi-Miyagawa S, Toyoda A, Fujiyama A, Oginuma M, Suzuki H, Sado T, Nakano T, Sasaki H.
  • 雑誌名: Genome Res 巻: 23 ページ: 292-299
  • DOI: 10.1101/gr.137224.112
  • 査読あり
• [雑誌論文] A forward genetic screen to study mammalian RNA interference - essential role of RNase IIIa domain of Dicer1 in 3' strand cleavage of dsRNA in vivo (2012)
  • 著者名/発表者名: Ohishi K, Nakano T.
  • 雑誌名: FEBS J 巻: 279 ページ: 832-843
  • DOI: 10.1111/j.1742-4658.2012.08474.x.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Essential role of DPPA3 for chromatin condensation in mouse oocytogenesis (2012)
  • 著者名/発表者名: Liu YJ, Nakamura T, Nakano T.
  • 雑誌名: Biol Rep 巻: 86 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1095/biolreprod.111.095018.
  • 査読あり
• [雑誌論文] PGC7 binds histone H3K9me2 to protect against conversion of 5MeC to 5HmC in early embryos (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakamura T, Liu YU, Nakashima H, Umehara H, Inoue K, Matoba S, Tachibana M, Ogura A, Shinkai Y, Nakano T.
  • 雑誌名: Nature 巻: 486 ページ: 415-419
  • DOI: 10.1038/nature11093
  • 査読あり
• [学会発表] piRNA産生システムの解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 仲野 徹
  • 学会等名: 22nd HCS 4th JARI Joint International Symposium
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 20120830-20120830
  • 招待講演
• [学会発表] piRNA and Spermatogenesis (2012)
  • 著者名/発表者名: 仲野 徹
  • 学会等名: 2nd SKLRB Symposia
  • 発表場所: 北京・中国
  • 年月日: 20120507-20120507
  • 招待講演
• [学会発表] DNA Methylation in Cell Differentiation and Transformation (2012)
  • 著者名/発表者名: 仲野 徹
  • 学会等名: Shanghai International Conference of Epigenetics in Development and Disease
  • 発表場所: 上海・中国
  • 年月日: 20120421-20120421
  • 招待講演