PIWIタンパク質リン酸化によるターゲットRNA結合制御機構の解明

通过PIWI蛋白磷酸化阐明靶RNA结合控制机制

• 批准号: 19J12479
• 负责人: 榊原 和洋
• 金额: $ 0.77万
• 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: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J12479/
• 关键词: piRNA; ピンポンサイクル; Ago3

令和元年度の研究において、私はpiRNAの生合成機構の一端を解明することに成功した。piRNAとは生殖組織特異的に遺伝子発現制御を行う小分子RNAであり、その機能不全はトランスポゾンの脱抑制を引き起こし個体を不妊にいたらしめる。つまり、piRNAは生殖組織のゲノム安定性に必須な分子と言える。私はそのpiRNAが二次的に増幅されるピンポンサイクルという経路に着目した。特にピンポンサイクルにおいてAgo3というPIWIタンパク質によって作られるpiRNAについての未解明なことが多かったためAgo3に注目して研究を行った。私が解明したことは主に以下二点である。一つ目はAgo3がRNA切断断片を連続的かつ規則的に産生することでpiRNA中間体を生成していることである。RNAi法を用いたSiwiという遺伝子の発現抑制を行い、ピンポンサイクルを人為的に停止させることでRNA断片切断状態のAgo3を単離し、そのRNAを抽出した。そしてそのRNAをシーケンス解析することによりAgo3が連続的に効率よくpiRNAの元となるpiRNA中間体を賛成していることを示したのである。二つ目はAgo3結合タンパク質であるVretがAgo3依存的piRNA生合成の足場となることである。Ago3は核周辺に存在する顆粒体Nuageに局在することで正常なpiRNA生合成機能を発揮できることを明らかとした。そして、その局在にVretというタンパク質が必須でありAgo3をNuageに引き留めていることが解明されたのである。

在2019年的研究中，我成功阐明了piRNA的部分生物发生机制。 piRNA是一种小分子RNA，以生殖组织特异性方式调节基因表达，其功能障碍会导致转座子去抑制，导致个体不育。换句话说，piRNA可以说是生殖组织中基因组稳定性的重要分子。我关注的是乒乓循环，这是 piRNA 二次扩增的途径。特别是，关于乒乓球循环过程中PIWI蛋白Ago3产生的piRNA还有很多未知之处，因此我们将研究重点放在Ago3上。我的发现主要有以下两点。首先是Ago3通过连续、有规律地产生RNA切割片段来生成piRNA中间体。通过使用RNAi方法抑制名为Siwi的基因的表达并人为地停止乒乓循环，我们以RNA片段切割的状态分离了Ago3并提取了其RNA。通过对 RNA 的序列分析，他们表明 Ago3 连续有效地加工 piRNA 中间体，这些中间体构成了 piRNA 的基础。其次，Ago3 结合蛋白 Vret 作为 Ago3 依赖性 piRNA 生物发生的支架。我们发现 Ago3 可以通过定位于细胞核周围的 Nuage 颗粒来发挥其正常的 piRNA 生物合成功能。研究还表明，一种名为 Vret 的蛋白质对其定位至关重要，并在 Nuage 中保留了 Ago3。