ナンセンスmRNA分解系の特異的な抑制による変異遺伝子機能回復の可能性の検討

通过特异性抑制无义 mRNA 降解系统来检查恢复突变基因功能的可能性

• 批准号: 15659084
• 负责人: 大野 茂男
• 金额: $ 2.05万
• 依托单位: Yokohama City University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15659084/
• 关键词: mRNA; mRNA分解; 遺伝子変異; ナンセンス変異; プロテインキナーゼ; 阻害剤; コラーゲン; 筋ジストロフィー症

ヒト疾患遺伝子や下等生物変異体の解析から明らかとなった遺伝変異の1/4程度は最終的にナンセンスコドンを有するmRNAを生じるタイプの変異であるらしい。ナンセンスコドンを有するmRNAはトランケート型のタンパク質をコードするが、実際にはこのようなタンパク質が検出されないことが一般的である。これはナンセンスコドンを有するmRNAが選択的に分解されていることに起因する。この現象は、nonsense mediated mRNA decay, NMDと呼ばれ、酵母からヒトに至るまで保存された真核生物に普遍的な機構であり、修復を逃れた遺伝子変異に由来する異常タンパク質に起因する毒性から細胞を守る、細胞の防御機構の一つである。これまでに我々は、高等生物におけるNMDの分子機構の解明を通じて、NMD阻害を特異的に阻害する系を始めて開発し、NMDの生理機能やその操作の応用可能性を検証することが可能となってきた。本研究では、これらを利用して、NMDの操作が、医学・医療面でどのような応用可能性を有するかを探る事を目的とした。具体的には、NMDを阻害する方法として、既に見いだしたWortmannnin及びCaffeinというhSMG-1というNMDに必須の酵素の阻害薬に加え、hSMG-1の発現を抑制するsiRNA配列を検索、同定してこれらを用いた。これらを用いて、collagen type VIα2遺伝子に異常を有する、Ullrich型筋ジストロフィー症の患者由来の線維芽細胞をモデル系として用い、まず、を通常NMD系によりそのmRNAが分解排除されているために合成されていない、トランケート型の異常タンパク質を発現誘導することを確認した。興味深いことに、この例ではα2鎖の合成異常によりcollagen type VIトリプルヘリックス全体の合成・分泌、細胞外基質への取り込み、細胞接着能発揮、などが異常となっているが、NMDを阻害すると、これら全てに改善が見られた。つまり、本症例においては、NMDは疾患症状の増悪に関わっている事が始めて示された。さらに、NMDを阻害する事により疾患症状を改善できるケースがあることを始めて明らかとした。

显然，大约有四分之一的遗传突变从人类疾病基因的分析和较低的生物突变体揭示的是最终与无义密码子产生mRNA的突变。携带无义密码子的mRNA编码截短的蛋白质，但在实践中检测到这种蛋白质很常见。这是由于mRNA带有废话密码子的选择性降解。这种现象称为胡说八道，介导的mRNA衰变NMD，是从酵母到人保存的真核生物的普遍机制，是细胞的防御机制之一，可保护细胞免受源自基因突变的异常蛋白质引起的毒性的毒性，从而避免了基因突变。到目前为止，我们已经能够首先开发系统，这些系统通过阐明NMD的分子机制在较高的生物体中特别抑制NMD抑制，并能够验证NMD的生理功能及其操作的应用。这项研究旨在利用这些研究来探索NMD操作在医疗和医疗领域的潜在应用。具体而言，作为抑制NMD的方法，除了先前发现的NMD酶的抑制剂外，还针对抑制HSMG-1表达的siRNA序列进行了搜索和鉴定。使用这些，我们使用了来自ullrich肌肉营养不良患者的成纤维细胞，这些肌营养不良症患者在胶原蛋白型VIα2基因中具有异常，作为模型系统，并首先证实，由于其MRNA未被脱离并排除了NMD系统，因此截短的异常蛋白质表达。有趣的是，在此示例中，α2链的异常合成导致整个胶原型VI三重螺旋的异常合成和分泌，对细胞外基质的摄取以及细胞粘附能力的发挥，但在所有这些中抑制NMD都会有所提高。换句话说，在这种情况下，首先证明了NMD参与疾病症状的加剧。此外，首次揭示了在某些情况下可以通过抑制NMD来改善疾病症状。

项目成果

Ohnishi, T.: "Posporylation of hUPF1 Induces Formation of mRNA Surveillance Complexes Containing hSMG-5 and hSMG-7."Molecular Cell. 12(5). 1187-1200 (2003)

Ohnishi, T.：“hUPF1 的磷酸化诱导含有 hSMG-5 和 hSMG-7 的 mRNA 监视复合物的形成”。《分子细胞》。

山下暁朗: "hUPF1のリン酸化と脱リン酸化によるmRNA監視複合体リモデリング"実験医学. 22(4). 522-525 (2004)

Akira Yamashita：“通过 hUPF1 磷酸化和去磷酸化进行 mRNA 监测复合物重塑”实验医学 22(4)。

Yamanaka, T.: "Mammalian Lgl forms a protein complex with PAR-6 and aPKC independently of PAR-3 to regulate epithelial cell polarity."Current Biology. 13(9). 734-743 (2003)

Yamanaka, T.：“哺乳动物 Lgl 与 PAR-6 和 aPKC 形成一种独立于 PAR-3 的蛋白质复合物，以调节上皮细胞极性。”《当代生物学》。

Mizuno, K.: "Self-association of PAR-3 mediated by the conserved N-terminal domain contributes to the development of epithelial tight junctions."J.Biol.Chem.. 278(33). 31240-31250 (2003)

Mizuno, K.：“由保守的 N 末端结构域介导的 PAR-3 的自缔合有助于上皮紧密连接的发展。”J.Biol.Chem.. 278(33)。