細胞分化における体細胞ｐｉＲＮＡの機能解明

体细胞piRNA在细胞分化中的功能阐明

• 批准号: 15J00469
• 负责人: 庄司 佳祐
• 金额: $ 1.47万
• 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: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J00469/
• 关键词: piRNA; BmN4; 脂肪細胞分化; Bombyx mori; small RNA; 小分子RNA; ピンポンサイクル; トランスクリプトーム; エピジェネティクス

piRNAは主に生殖巣において機能すると考えられているが、近年、体細胞においても機能することが示唆されつつある。本研究ではpiRNAを発現する卵巣由来のカイコ培養細胞（BmN4）を脂肪細胞様に分化させ、生殖細胞から体細胞に分化する際のpiRNA動態を捉えるための実験基盤の構築を目的とした。また、BmN4細胞を用いた人工piRNA産生系の確立を試みた。1. piRNAの多くはゲノム上のpiRNAクラスタと呼ばれる領域に由来する。BmN4細胞における脂肪細胞分化誘導時のmRNAおよびpiRNAの変動を調査したところ、piRNAクラスタの一部から発現するmRNAおよびpiRNAは、脂肪細胞分化によって顕著に変化した。カイコ胚子期の発達段階別のpiRNAライブラリとの比較を行った結果、これらのpiRNAクラスタは、胚子の発達に伴っても類似の発現変動を示すことが分かった。この結果は、本研究で用いた誘導系がpiRNAクラスタの発現調節の観点で胚子期の変動を模倣している可能性を示唆している。この結果は平成29年度蚕糸・昆虫機能利用学術講演会において発表した。2. piRNAはping-pong cycleと呼ばれる増幅経路によって増幅すると考えられている。しかし、ping-pong cycleはバイオインフォマティクス解析から想定されたモデルであって、堅固な実験的証明は存在しなかった。本研究では、BmN4細胞を用いて人工的にping-pong piRNAを産生する系を構築し、ping-pong cycleの実証に成功した。さらに、この実験系を利用することによって、piRNA-PIWIタンパク質による認識には17塩基の相補が必要であり、22塩基の相補があれば充分であることを示した。この結果は、RNA誌に発表するとともに、国際学会においても発表を行い、学生優秀発表賞を受賞した。

PiRNA is responsible for reproductive function, and in recent years, somatic function. The aim of this study is to detect piRNA dynamics in cultured cells (BmN4), adipocytes and germ cells, and to construct a DNA template. Establishment of artificial piRNA production system in BmN4 cells 1. The origin of piRNA in the domain of piRNA Expression of mRNA and piRNA during induction of adipocyte differentiation in BmN4 cells The results of comparison of piRNA gene expression at different stages of embryo development show that piRNA gene expression at different stages of embryo development is associated with similar development. These results indicate the possibility that induction system can regulate the development of piRNA and the change of embryo stage. The results of the 29th Annual Symposium on the Utilization of Insect Functions were presented. 2. PiRNA is a ping-pong cycle that increases the amplitude of the signal.しかし、ping-pong cycleはバイオインフォマティクス解析から想定されたモデルであって、坚固な実験的证明は存在しなかった。In this study, we successfully demonstrated the establishment of a system for the production of ping-pong piRNA in BmN4 cells using artificial ping-pong cycles. In addition to the above, the use of piRNA-PIWI is essential for understanding the complementarity of 17 bases and 22 bases. The results of this study were presented to the International Academy of Sciences, and students were rewarded for their outstanding achievements.

项目成果

Proof-of-concept for the “ping-pong” amplification cycle of PIWI-interacting RNAs.

PIWI 相互作用 RNA 的“乒乓”扩增循环的概念验证。

• 发表时间: 2016
• 作者: Keisuke Shoji;Yutaka Suzuki;Sumio Sugano;Toru Shimada;and Susumu Katsuma
• 通讯作者: and Susumu Katsuma

Is the expression of sense and antisense transgenes really sufficient for artificial piRNA production?

有义和反义转基因的表达真的足以用于人工 piRNA 的生产吗？

• DOI: 10.1016/j.cub.2015.07.001
• 发表时间: 2015
• 期刊: Current Biology
• 影响因子: 9.2
• 作者: Izumi N;Shoji K;Sakaguchi Y;Honda S;Kirino Y;Suzuki T;Katsuma S;Tomari Y;Keisuke Shoji and Susumu Katsuma
• 通讯作者: Keisuke Shoji and Susumu Katsuma

昆虫遺伝研究室ホームページ

昆虫遗传学实验室主页

Artificial "ping-pong" cascade of PIWI-interacting RNA in silkworm cells.

Piwi相互作用RNA在蚕细胞中的人工“乒乓”级联。

• DOI: 10.1261/rna.058875.116
• 发表时间: 2017-01
• 期刊: RNA (New York, N.Y.)
• 作者: Shoji K;Suzuki Y;Sugano S;Shimada T;Katsuma S
• 通讯作者: Katsuma S

Revealing Nbr functions in pre-piRNA trimming in silkworms by bioinfomatics analysis

通过生物信息学分析揭示 Nbr 在蚕 pre-piRNA 修剪中的功能

• 发表时间: 2016
• 作者: Keisuke Shoji;Natsuko Izumi;Yukihide Tomari;Susumu Katsuma.
• 通讯作者: Susumu Katsuma.