Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

RNA / タンパク質 / CRISPR / RNAサイレンシング / 立体構造 / piRNA / 結晶構造 / 結晶構造解析

ショウジョウバエ由来PIWIタンパク質Piwiの結晶構造を決定し、PiwiがpiRNAと結合して生殖細胞を保護する分子基盤を明らかにした。さらに、様々な細菌に由来するCas9およびCas12の立体構造を解明し、CRISPR-Cas酵素の多様な作動機構の理解に貢献するとともに新たなゲノム編集技術の開発基盤を確立した。

原核生物のCRISPR-Cas獲得免疫機構および真核生物のRNAサイレンシング機構にかかわるRNA依存性ヌクレアーゼ複合体の構造機能解析を推進し、その多様な作動機構の一端を明らかにした。その結果、原核生物および真核生物のもつRNA依存性ヌクレアーゼの類似点および相違点が明らかになった。さらに、本研究の成果はゲノム編集やRNA干渉といった応用技術の開発基盤となることが期待される。

植物分子機能 / 発現制御 / small RNA / RNAサイレンシング / 植物ウイルス / Pボディー / 細胞質顆粒 / AGOタンパク質 / miRNA / ARGONAUTEタンパク質 / Processing body / RISC / SGS3/RDR6 body / ウイルス / tasiRNA / P-body / RNA移動 / ゲノム / RNA / ストレス

植物の発生、環境応答に大きな寄与が示されている小分子RNAの機能発現を、関与するタンパク質性因子に注目した形で発現部位、局在、相互作用、動きについての解析をおこなった。miRNA,siRNAさらに植物固有に見られるtasiRNAの生合成、機能発現部位についての基本情報を得ること、さらに今後につながる研究材料の構築をすることができた。細胞質に小分子RNAによる機能発現の場として、Processing BodyとSGS3/RDR6 bodyを見いだした。

RNAi / Argonaute / small RNA / RNA silencing / rasiRNA / 生殖細胞 / ショウジョウバエ / FMR1 / Slicer / 精神遅滞 / RNA / 翻訳抑制 / P-body / microRNAs / 脆弱X症候群 / 遺伝性精神遅滞 / 機能性RNA / 翻訳制御 / miRNA / Dicer

申請者は、精神遅滞を最も高頻度に伴う遺伝性ヒト疾患である脆弱X症候群原因遺伝子FMR1の機能解析を続けてきた。その過程において、FMR1遺伝子が翻訳調節に関与するRNA結合蛋白質をコードすること、さらには、ショウジョウバエFMR1相同蛋白質がRNAi活性中心であるRISC複合体の構成因子Argonauteと結合する事を明らかにした。FMR1遺伝子の機能を探索する上で、RNAi経路に関する新知見を得ることは必須であると考え、RNAi機構分子メカニズムの解析を進めた。基盤(A)によってサポートされた3年間における成果は以下の通りである。ショウジョウバエで恒常的に発現するArgonaute蛋白質(AGO1とAGO2)がそれぞれsiRNA、miRNAと結合する事によって遺伝子発現抑制機構において標的RNA切断nuclease(Slicer)として働くことを分子レベルで明らかにした。ショウジョウバエ抽出液を用いて行うRNAiにはATPは不必要である事を明らかにした。AGO2がsiRNA duplexのunwinding因子であることを明らかにした(以上、Miyoshi et al. Genes ＆ Dev 2005)。生殖細胞特異的に発現するArgonauteの機能に関して研究をすすめ、Piwi、Aub、AGO3がrasiRNAと結合する事によってレトロトランスポゾンの遺伝子発現を抑えること、つまり「ゲノムの品質管理機構」に機能的に寄与することを明らかにした。これらArgonauteの機能が生殖細胞の維持・形成に必須であることが示唆された(Saito et al. Genes ＆ Dev 2006;Gunawardane et al. Science 2007)。ショウジョウバエrasiRNA生合成経路に関するモデルを提唱した(Gunawardane et al. Science 2007)。(成果抜粋)