ヘテロ二量体タンパク質が生み出す「方向性」のpiRNA成熟化機構への寄与の解明

小分子RNAであるpiRNAは、トランスポゾンを抑制し生殖ゲノムの品質維持を担う。ショウジョウバエでは、piRNA前駆体がミトコンドリア上のヌクレアーゼにより切断されることでpiRNAが生合成される（piRNA成熟化）。この時、piRNA前駆体のミトコンドリア繋留を担う足場タンパク質として、Gasz/Daedヘテロ複合体が知られる。しかし、その機能への理解はpiRNA前駆体繋留に留まっており、piRNA成熟化における詳細な役割は未解明である。本研究では、Gasz/Daedが「ヘテロ複合体」を作る点に着目し、両者の機能を解明することで、piRNA成熟化へのさらなる理解に繋げることを目的としている。この目的の達成のため、本年度はDaedに主眼を置き解析を行った。これまでに、Daedのドメイン欠損変異体発現時にpiRNAが伸長するという表現型を見出している。そこで、そのメカニズムの解明のため、(1)伸長したpiRNAの配列解析、(2)野生型DaedおよびDaed変異体の相互作用因子の網羅的比較、(3)piRNA前駆体上のRNAヘリカーゼArmiとDaedの生化学的解析を行った。(1)では、Daed変異体発現時のpiRNAのライブラリーの配列解析を行い、伸長したpiRNAでは前駆体切断位置が下流に移動していることを明らかにした。その原因を探るため、(2)では、Daed変異体よりも野生型Daedに多く相互作用し、piRNA経路での機能が未知である8つのタンパク質を当該ドメインの相互作用候補因子として選定し、ノックダウンを行った。表現型解析の結果、いずれの因子もpiRNA生合成へ影響しなかった。一方、(3)では、Daed変異体発現時にArmiのミトコンドリア繋留が弱くなることを見出し、DaedとArmiとの相互作用がpiRNA長の制御に寄与することが示唆された。

小分子RNAであるpiRNAは、トランスポゾンを抑制し生殖ゲノムの品質維持を担う。ショウジョウバエでは、piRNA前駆体がミトコンドリア上のヌクレアーゼにより切断されることでpiRNAが生合成される（piRNA成熟化）。この時、piRNA前駆体のミトコンドリア繋留を担う足場タンパク質として、Gasz/Daedヘテロ複合体が知られる。しかし、その機能への理解はpiRNA前駆体繋留に留まっており、piRNA成熟化における詳細な役割は未解明である。本研究では、Gasz/Daedが「ヘテロ複合体」を作る点に着目し、両者の機能を解明することで、piRNA成熟化へのさらなる理解に繋げることを目的としている。この目的の達成のため、本年度はDaedに主眼を置き解析を行った。これまでに、Daedのドメイン欠損変異体発現時にpiRNAが伸長するという表現型を見出している。そこで、そのメカニズムの解明のため、(1)伸長したpiRNAの配列解析、(2)野生型DaedおよびDaed変異体の相互作用因子の網羅的比較、(3)piRNA前駆体上のRNAヘリカーゼArmiとDaedの生化学的解析を行った。(1)では、Daed変異体発現時のpiRNAのライブラリーの配列解析を行い、伸長したpiRNAでは前駆体切断位置が下流に移動していることを明らかにした。その原因を探るため、(2)では、Daed変異体よりも野生型Daedに多く相互作用し、piRNA経路での機能が未知である8つのタンパク質を当該ドメインの相互作用候補因子として選定し、ノックダウンを行った。表現型解析の結果、いずれの因子もpiRNA生合成へ影響しなかった。一方、(3)では、Daed変異体発現時にArmiのミトコンドリア繋留が弱くなることを見出し、DaedとArmiとの相互作用がpiRNA長の制御に寄与することが示唆された。