piRNA生合成におけるMaelstromの分子作用機序の解明

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26870112
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 佐藤 薫 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (20548507)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: piRNA / トランスポゾン / RNAサイレンシング / Maelstrom / 生殖 / Piwi / ゲノム / 生殖

研究実績の概要

piRNA (PIWI-interacting RNA)は、生殖細胞特異的に産生される小分子RNAであり、塩基配列特異的に標的RNAに作用することでレトロトランスポゾンなどの発現を負に制御し、生殖細胞のゲノムの品質管理を担っている。piRNAが産生されないと減数分裂が進行せず、卵や精子が正常に形成されなくなり、種の保存は成立しなくなる。piRNAはmicroRNAや内在性siRNAといった小分子RNAとは独立した経路によって産生されていることが報告されているものの、未だ充分な知見は得られていない。本研究では、カイコ生殖細胞におけるpiRNA生合成経路に焦点を当て、その生合成に必須な因子Maelstromの分子作用機序を包括的に理解することを目指している。本研究の具体的な目的は、Mael-RNA複合体に着目し、Maelがどのような分子機構によってpiRNA生合成を制御しているのかを明らかにすることである。そこで、研究期間内では、以下の2点について解析を進めた。
①HITS-CLIP法を用いたMael相互作用RNAの解析
In vitroゲルシフトアッセイから、Maelは二本鎖RNAを特異的に認識することがわかった。CLIPによる二本鎖RNAの単離は効率が低いことが知られており、通常のCLIP法ではMael相互作用RNAの回収効率が低く、二本鎖RNAを効率良く回収できる条件でのCLIPを進めている。
②Mael相互作用タンパク質の同定と解析。
Mael 相互作用タンパク質としてプライマリー経路で機能するpiRNA因子群が同定された。Maelをノックダウンすると、これらタンパク質の細胞内局在が変化することから、Maelがそれら因子の局在を制御する機能を担うことが示唆された。

研究成果

• [雑誌論文] Tudor-domain containing proteins act to make the piRNA pathways more robust in Drosophila. (2015)
  • 著者名/発表者名: Sato K, Iwasaki YW, Siomi H, Siomi MC.
  • 雑誌名: Fly 巻: 9 ページ: 86-90
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1080/19336934.2015.1128599.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Krimper Enforces an Antisense Bias on piRNA Pools by Binding AGO3 in the Drosophila Germline. (2015)
  • 著者名/発表者名: Sato K, Iwasaki YW, Shibuya A, Carninci P, Tsuchizawa Y, Ishizu H, Siomi MC, Siomi H.
  • 雑誌名: Moleular Cell 巻: 59 ページ: 553-563
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.molcel.2015.06.024.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal Structure and Activity of the Endoribonuclease Domain of the piRNA Pathway Factor Maelstrom. (2015)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto N, Sato K, Nishimasu H, Namba Y, Miyakubi K, Dohmae N, Ishitani R, Siomi H, Siomi MC, Nureki O.
  • 雑誌名: Cell Reports 巻: 21 ページ: 366-375
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.celrep.2015.03.030.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Functional and structural insights into the piRNA factor Maelstrom. (2015)
  • 著者名/発表者名: Sato K, Siomi MC.
  • 雑誌名: FEBS Letter 巻: 589 ページ: 1688-1693
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.febslet.2015.03.023.
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Distinctive functions of Maelstrom in the piRNA pathway in the germline and ovarian somatic cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Kaoru Sato, Yurika Namba, Oonishi Ryo, Mikiko C. Siomi
  • 学会等名: RNA Japan 2015
  • 発表場所: Hotel Lifort Sapporo (Sapporo, JAPAN)
  • 年月日: 2015-07-15 – 2015-07-17
• [学会発表] Essential roles of a Tudor domain-containing protein, Krimper, in piRNA biogenesis in Drosophila ovaries (2015)
  • 著者名/発表者名: Sato K, Iwasaki YW, Shibuya A, Carninci P, Ishizu H, Siomi MC, Siomi H.
  • 学会等名: RNA 2015
  • 発表場所: Madison, Wisconsin, USA.
  • 年月日: 2015-05-26 – 2015-05-31
  • 国際学会
• [図書] ナノ学会会報、PIWI-interacting RNAを介したトランスポゾン転写抑制機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大西遼、佐藤薫、塩見美喜子
  • 総ページ数: 5
  • 出版者: ナノ学会
• [備考] KrimpはAGO3とセンスpiRNAとの相互作用を制御する（以下略）
  • URL: http://first.lifesciencedb.jp/archives/10567