哺乳動物ｍRNAのキャップ構造特異的なN6メチルアデノシン修飾の生合成と機能解析

哺乳动物 mRNA 帽结构特异性 N6 甲基腺苷修饰的生物合成和功能分析

• 批准号: 20J30002
• 负责人: 穐近 慎一郎
• 金额: $ 3.33万
• 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: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J30002/
• 关键词: RNA; キャップ; RNA結合タンパク質; RNA修飾

N6-メチルアデノシン(m6A)修飾は真核生物のmRNAに豊富な化学修飾であり、内部におけるm6A修飾はmRNAの安定性や翻訳を制御することで細胞の様々な機能に関与している。一方で脊椎動物では5'cap構造に続く1塩基にもm6A修飾が存在するが、その生合成や生理学的な意義は未解明であった。申請者はこれまでの研究過程において生合成を担う遺伝子(CAPAM)を同定し、cap構造におけるm6A修飾形成過程を解明した。また生理学的な意義として細胞の酸化ストレス応答に関与していること、およびm6A修飾がmRNAの翻訳効率を向上していることを見出した。本研究ではm6A修飾がどのような遺伝子の発現を制御することで細胞の酸化ストレス応答に寄与しているのか、またm6A修飾がどのような因子を介してmRNAの翻訳効率に寄与しているのかを解明することで、cap構造におけるm6A修飾の意義の解明を目指す。本年度は、m6A修飾がmRNAの翻訳効率に寄与する機構を解析するために、内在遺伝子の転写・翻訳機構を可能な限り正確に模倣したレポーター翻訳アッセイの系の構築に注力した。またこれを用いてm6A修飾を認識する候補因子の機能的関係性の探索を進めた。またCOVID-19の感染拡大に考慮して、新型コロナウイルスのRNAメチル化酵素の阻害剤の探索も並行して行った。共同研究を行い、すでに約20万化合物からのスクリーニングを終え、培養細胞において新型コロナウイルスの増殖を抑制する化合物を取得した。それらに関してより詳細な分子機構を明らかにするためにSPR測定および複合体のX線結晶構造解析を進めた。

N6-甲基拉第义胺（M6A）的修饰是一种化学修饰，在真核mRNA中丰富，并且通过控制mRNA的稳定性和翻译，内部M6A修饰与细胞的各种功能有关。另一方面，在脊椎动物中，M6A修饰也存在于5'CAP结构之后的一个碱基中，但是尚未阐明它们的生物合成和生理意义。在上一个研究过程中，申请人确定了负责生物合成（CAPAM）的基因，并阐明了在CAP结构中形成M6A修饰的过程。还发现它参与了细胞氧化应激反应，并且M6A修饰提高了mRNA的翻译效率。这项研究旨在通过阐明M6A修饰的哪些基因表达有助于细胞的氧化应激反应以及M6A修饰有助于mRNA的翻译效率有助于哪些因素来阐明M6A修饰在CAP结构中的重要性。今年，我们专注于建立一个记者翻译测定系统，该系统模仿内源基因的转录和翻译机制，以分析M6A修饰有助于mRNA翻译效率的机制。这被用来探索识别M6A修改的候选因素的功能关系。此外，考虑到Covid-19的扩散，我们还搜索了新型冠状病毒的RNA甲基酶的抑制剂。我们进行了联合研究，并已经完成了大约200,000种化合物的筛查，并获得了抑制培养细胞中新型冠状病毒生长的化合物。对复合物进行了SPR测量和X射线晶体学分析，以阐明这些复合物的更详细的分子机制。

项目成果

月刊「細胞」2021年 12月号 エピトランスクリプトミクス

《细胞》月刊2021年12月号表观转录组学

• 发表时间: 2021
• 作者: 鈴木 勉

育志賞・青葉賞受賞 記念講演

生志奖/青叶奖纪念讲座

• 发表时间: 2020
• 作者: Ibrahim Marwa K.;Abdelhafez Tawfeek H.;Takeuchi Junko S.;Wakae Kosho;Sugiyama Masaya;Tsuge Masataka;Ito Masahiko;Watashi Koichi;El Kassas Mohamed;Kato Takanobu;Murayama Asako;Suzuki Tetsuro;Chayama Kazuaki;Shimotohno Kunitada;Muramatsu Masamichi;Aly Husse;Shinichiro Akicika
• 通讯作者: Shinichiro Akicika

Mass spectrometric analysis of mRNA 5′ terminal modifications

• DOI: 10.1016/bs.mie.2021.06.012
• 发表时间: 2021-01-01
• 期刊: RNA MODIFICATION ENZYMES
• 作者: Akichika, Shinichiro;Suzuki, Takeo;Suzuki, Tsutomu
• 通讯作者: Suzuki, Tsutomu

High-throughput screening of chemical inhibitors for SARS-CoV-2 RNA methyltransferase

SARS-CoV-2 RNA 甲基转移酶化学抑制剂的高通量筛选

• 发表时间: 2021
• 作者: Akichika;S.;Suzuki;T.;Suzuki;T.;Shinichiro Akicika
• 通讯作者: Shinichiro Akicika

新型コロナウイルスのRNAメチル化酵素を標的とした阻害剤スクリーニング

新型冠状病毒RNA甲基转移酶抑制剂筛选

• 发表时间: 2021
• 作者: Masaki Watanabe;Michiko Fujihara;Tomoharu Motoyama;Mayu Kawasaki;Shoya Yamada;Yuta Takamura;Sohei Ito;Makoto Makishima;Shogo Nakano;Hiroki Kakuta;川﨑真由;Yumiko Ohhashi;Shinichiro Akicika
• 通讯作者: Shinichiro Akicika