2016 Fiscal Year Annual Research Report
神経細胞の生命情報の多様化を制御するRNA情報発現メカニズムと機能解明
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15H04277
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| Research Institution | Tokai University |
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Principal Investigator |
飯島 崇利 東海大学, 創造科学技術研究機構, 准教授 (90383702)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 選択的スプライシング / 神経細胞 / RNA結合タンパク質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
成人脳では約1000億個にも及ぶ神経細胞が複雑かつ精密なネットワークをつくる。複雑な脳構造の構築と高次機能の発現には膨大な生命情報を必要とする。しかしながら、ヒトにおいても総数僅か２－３万個程度の限られた遺伝子数に対して、どのように哺乳類の生命高次現象がプログラムされているのかは未だに大きな謎である。選択的スプライシングは単一の遺伝子から複数の遺伝子産物を生み出し生命情報を多様化させる重要な仕組みである。脳は選択的スプライシングの最も盛んな臓器であり、高等動物における複雑な組織構造と機能発現に強く寄与していることが予想される。採択者は、中枢神経系において選択的スプライシングを制御するメカニズムに注目し、これまでに興味深いファクターとして、RNA結合タンパク質SAM68/Sam-like molecule (SLM)を同定してきた。現在SAM68/SLMによる選択的スプライシングを中心とし、時空間的選択的スプライシングプログラムの制御機構と、それのコードする生命情報の多様性と神経系での機能的役割を理解することを目指している。
昨年度は、当研究室でエキソンレベルでのマイクロアレイ解析によってSAM68/SLMの標的RNAの網羅的スクリーニングを行ったところ、エキソンレベルで有意な変動を示す遺伝子が300個以上同定され、その中からシナプス形成や特異的回路形成に重要とされる分子に注目して解析を行った。RT-qPCRによりノックアウトマウスと野生型とのスプライシング比率を比較したところ、特に精神遅滞、自閉症、統合失調症、知的障害などの神経・精神疾患との関連性が示されている神経接着因子などで劇的なアイソフォーム変化が起きていることがわかった。今後はこれらの興味深いアイソフォーム変化に注目し神経系での生理的意義を解明することにより、生命情報の多様性の意義の一端を解明することをめざす。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2015年（採択年）より標的RNAの網羅的検索を目的としたexon microarrayと次世代シークエンス (NGS) のコンビネーション解析によって、興味深い標的RNA分子が同定でき、初期段階で予想以上に有益な情報を得ることができた。特に、ノックアウトマウスで神経・精神疾患との関連性が示唆されている分子群に劇的なアイソフォーム変化が起こっていることがわかり、このようなRNA基質としてIL1RAcP（精神遅滞）, Ankyrin-G (自閉症、統合失調症、知的障害), Pcdh15（自閉症、統合失調症、Usher syndrome）などがあり、28年度はこれらに解析の的を絞り込み解析を進めてきた。
このうち、シナプス形成因子として知られるIL1RAcPでは、SAM68が膜型/分泌型のアイソフォーム選択を支配しており、SAM68ノックアウトマウスでIL1rapの3’UTRエキソン選択が大きく変わる。これにより、本来膜型しかない脳内で分泌フォームが異常に増えてしまい、さらにこの分泌フォームがIL1RAcPとその受容体PTPdeltaの相互作用をアンタゴナイズすることで、シナプス形成能が阻害されることを明らかにした。なお、このIL1RAcPに関しては解析がほぼ終了し、すでに現在投稿段階にはいっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度までのトランスクリプトーム解析の結果をふまえ、2017年以降はSAM68/SLM1ノックアウトマウス脳でのスプライシング変化によるaypicalアイソフォームの出現が神経機能に与える影響を明らかにすることにより、生命情報の多様性の意義解明に向けて研究を進めて行く。具体的には、以下のPcdh15とankyrin-Gのスプライシング異常に主に的を絞り解析する。
1.我々はPcdh15のスプライシング異常に起因すると思われるセロトニン系の異常をみいだしており、レンチウイルス、in vivoまたはin utero電気穿孔法により分散神経培養細胞やマウス脳に遺伝子を導入し、アイソフォームの異所的発現およびノックダウンによる表現型を生化学的、細胞生物学的、細胞生物学的手法により調べる。
2.SAM68/SLM1ノックアウトマウスではankyrin-GのC末端側の一部をコードするexonの挿入が著しく減少していた。さらにAnkyrin-Gの変異などに関連した表現型として、ノックアウトマウスの小脳プルキンエ細胞において軸索起始部のaxo-axonal synapseの形成に異常が見られることがこれまでに分かった。このexonの欠失と表現型との関連性を詳しく調べるため、第一にAnkyrin-Gアイソフォームの神経機能を分子レベルで調べる。
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Research Products
(10 results)
