miRNAによる遺伝子発現制御機構の解明

阐明miRNA基因表达控制机制

• 批准号: 12J06802
• 负责人: 深谷 雄志
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J06802/
• 关键词: microRNA; Argonaute; eIF4A; GW182

microRNAはゲノムにコードされた22塩基程度の機能性小分子RNAであり、自身の配列に対して相補的な標的遺伝子からのタンパク質合成を阻害することで、遺伝子発現を緻密に制御している。ヒトでは、全遺伝子の半数近くがmicroRNAの制御下にあると考えられており、発生や分化、形態形成といった高次生命現象や、癌などの疾患に深く関与することが明らかになりつつある。一方で、microRNAがどのように遺伝子発現を抑制するのかという根本的な問いは未解明のままである。当研究室ではこれまでに、microRNAによる遺伝子発現制御を忠実に再現する試験管内再構成系を新たに構築することで、microRNAが「標的mRNAのpoly (A)鎖の分解」と「翻訳抑制」という、二つの独立した経路を介して働いていることを明らかとした(Fukaya and Tomari, EMBO Journal 2011)。平成24年度は、ショ糖密度勾配遠心法を用いたより詳細な生化学的解析により、タンパク質合成装置であるリボソームが標的mRNAに呼び込まれる反応を阻害することで、microRNAが翻訳抑制を引き起こしていることを解き明かした(Fukaya and Toamri Molecular Cell 2012)。しかし、どのようにmicroRNAがリボソームの呼び込みを阻害しているかは未だに明らかとなっていない。そこで、平成25年度は、リボソームの呼び込みに必須な翻訳開始因子複合体の形成にmicroRNAがどのような影響を与えるのかについて解析を行った。独自に開発した試験管内再構成系と、UVクロスリンクと呼ばれる古典的な生化学的手法を組み合わせることで、標的mRNA上における翻訳開始因子複合体の形成を定量的に検出可能な新たな実験系の構築に成功した。この実験系を用いて解析を行ったところ、microRNA作用時においてeIF4Aと呼ばれる翻訳開始因子が特異的に標的mRNA上から解離する様子が観察された。この結果は、miRNAがeIF4Aを解離させることで、標的mRNA上にリボソームが呼び込まれる反応を阻害していることを示唆している。microRNAは多様な生命現象や疾患を制御しているが、本研究成果はそれらを理解する上での重要な基盤的知見となるものである。

Mirnas は ゲ ノ ム に コ ー ド さ れ た 22 degree of salt base の functional small rnas で あ り, own の match column に し seaborne て な mark of phase fill 伝 son か ら の タ ン パ ク quality synthetic を resistance against す る こ と で dense, but 伝 発 now を に suppression し て い る. ヒ ト で は, nearly half the son survived 伝 の く が mirnas の under the system of imperial に あ る と exam え ら れ て お り, 発 や differentiation, morphogenetic と い っ た high life phenomenon や, cancer な ど の disorders に deep く masato and す る こ と が Ming ら か に な り つ つ あ る. Side で, mirna が ど の よ う に heritage 伝 son 発 now を inhibit す る の か と い う fundamental な asked い は not interpret の ま ま で あ る. When laboratory で は こ れ ま で に, mirna に よ る posthumous son 伝 発 now suppression を loyalty be に reappearance す る test tube to form new department を た に build す る こ と で, mirna が "target mRNA の poly real (A) lock の decomposition と "double 訳 suppression" と い う, two つ の independent し た 経 road を interface し て 働 い て い る こ と を Ming ら か と し た (Fukaya and Tomari, the EMBO Journal, 2011). 24 annual は, pp.47-53 シ ョ sugar density hooks with far art を い た よ り な detailed biochemical analytical に よ り, タ ン パ ク qualitative synthesis device で あ る リ ボ ソ ー ム が target mRNA に shout び 込 ま れ る anti 応 を resistance against す る こ と で, mirnas が turn 訳 inhibitory を lead き こ し て い る こ と を solution き Ming か し た (Fukaya and Toamri Molecular Cell 2012. し か し, ど の よ う に mirnas が リ ボ ソ ー ム の shout び 込 み を resistance against し て い る か は not だ に Ming ら か と な っ て い な い. 25 year は そ こ で, pp.47-53, リ ボ ソ ー ム の shout び 込 み に must な turn 訳 began to form factor complex の に mirnas が ど の よ う な influence を and え る の か に つ い analytical line を っ て た. Alone に open 発 し た test tube to constitute と, UV ク ロ ス リ ン ク と shout ば れ る classic な biochemical technique み を group and わ せ る こ と で, target mRNA に お け る 訳 start factor complex の form を quantitative に 検 makes possible new た な な be built 験 is の に success し た. を こ の be 験 department with い analytical line を っ て た と こ ろ, mirna function when に お い て eIF4A と shout ば れ る が specific に 訳 start factor underlying mRNA か ら dissociation す る others child が 観 examine さ れ た. こ の results は, micrornas が eIF4A を dissociation さ せ る こ と で, target mRNA に リ ボ ソ ー ム が shout び 込 ま れ る anti 応 を resistance against し て い る こ と を in stopping し て い る. Mirnas は many others な life phenomenon を や disease suppression し て い る が, this research は そ れ ら を understand す る on で の important な base plate of knowledge と な る も の で あ る.

项目成果

MicroRNAs mediate gene silencing via multiple different pathways in Dosophila

MicroRNA 在 Dosophila 中通过多种不同途径介导基因沉默

• 发表时间: 2012
• 期刊: Molecular Cell
• 影响因子: 16
• 作者: T. Matsuda;T. Maki;Y. Sato;and T. Sakamaki;Takashi Fukaya and Yukihide Tomari
• 通讯作者: Takashi Fukaya and Yukihide Tomari

microRNAs Block eIF4F Assembly during Translation Initiation in Drosophila

microRNA 在果蝇翻译起始过程中阻断 eIF4F 组装

• 发表时间: 2014
• 作者: 李 哲揆;馬場保徳;福田康弘;多田千佳;中井 裕;Takashi Fukaya
• 通讯作者: Takashi Fukaya

microRNAはeIF4Aの解離を促進することで翻訳を阻害する

microRNA 通过促进 eIF4A 解离来抑制翻译

• 发表时间: 2013
• 作者: T. Matsuda;T. Maki;T. Sakamaki and T. Ura;深谷雄志
• 通讯作者: 深谷雄志

How do microRNAs silence gene expression?

microRNA 如何沉默基因表达？

• 发表时间: 2012
• 作者: 加藤哲弘編(分担執筆 : 青山勝、蘆田裕史、池野絢子、市橋優美子、上村博、大橋完太郎、岡田温司、岡部宗吉、加藤志織;他);Y. Abe et al.;Takashi Fukaya and Yukihide Tomari
• 通讯作者: Takashi Fukaya and Yukihide Tomari

microRNAs Block Translation Initiation via GW182-dependent and - independent Pathways

microRNA 通过 GW182 依赖和独立途径启动翻译

• 发表时间: 2012
• 作者: T. J. C. Bezerra;H. Furuta;F. Suekane;T. Matsubara;Takashi Fukaya and Yukihide Tomari
• 通讯作者: Takashi Fukaya and Yukihide Tomari