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

基本信息

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

项目摘要

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-甲基腺苷（m6A）修饰是真核mRNA中丰富的化学修饰，内部m6A修饰通过控制mRNA的稳定性和翻译来参与多种细胞功能。另一方面，在脊椎动物中，m6A修饰也存在于5'帽结构后的单个碱基上，但其生物合成和生理意义尚未阐明。在迄今为止的研究过程中，申请人已经鉴定了负责生物合成的基因（CAPAM）并阐明了帽结构中m6A修饰的形成过程。我们还发现 m6A 修饰在生理上参与细胞氧化应激反应，并且 m6A 修饰提高了 mRNA 翻译效率。在本研究中，我们研究了 m6A 修饰如何通过控制基因表达来促进细胞氧化应激反应，以及 m6A 修饰通过哪些因素促进 mRNA 翻译效率。通过阐明这一点，我们旨在阐明 m6A 修饰在细胞氧化应激反应中的重要性。帽结构。今年，为了分析m6A修饰对mRNA翻译效率的影响机制，我们重点构建了一个报告基因翻译检测系统，尽可能准确地模拟内源基因的转录和翻译机制。我们还用它来探索识别 m6A 修饰的候选因子的功能关系。此外，考虑到COVID-19的传播，我们还寻找新型冠状病毒RNA甲基转移酶的抑制剂。通过联合研究，我们已经筛选了大约20万种化合物，获得了一种能够抑制培养细胞中新冠病毒生长的化合物。为了阐明更详细的分子机制，我们对配合物进行了SPR测量和X射线晶体结构分析。