Dysregulation of gene expression regulated by poly(A) tail length causes lethal hepatitis and lipodystrophy

聚腺苷酸尾长调节的基因表达失调会导致致命性肝炎和脂肪营养不良

• 批准号: 17K07292
• 负责人: 高橋 明格
• 金额: $ 3.16万
• 依托单位: Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-01 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17K07292/
• 关键词: poly(A)鎖; 脱アデニル化; CCR4-NOT複合体; mRNA分解; 転写; 肝炎; 脂肪委縮症; 翻訳; Poly(A)鎖; 致死性肝炎; 脂肪萎縮症

Poly(A)尾部はmRNAの3’末端に付加されるアデノシンの連続配列であり、その長さはmRNAの安定性や翻訳効率制御に重要であるが、詳細な遺伝子発現の制御機構、疾患との関連性は未解明な点が多い。本研究では、poly(A)鎖の長さがmRNAの安定性と発現量、さらには転写を制御する分子基盤の包括的な解明と、その生理的意義の解明を目的とした。そのため、poly(A)鎖短縮酵素CCR4-NOT複合体の足場蛋白質であるCnot1遺伝子の欠損肝臓、ならびに、脂肪組織をpoly(A)鎖の長さの制御が破綻したモデルとして用いた。そして、Cnot1欠損肝臓・脂肪組織における、mRNAの発現量、安定性、転写の変化をRNA-seqにより網羅的に解析した。この結果、Cnot1欠損肝臓では、通常状態で、低～中程度発現する細胞死、炎症、転写に関わる遺伝子群のmRNAでは安定化と転写活性化がみられ、発現量も増加していた。一方、通常状態で、高発現する代謝関連遺伝子群でも、mRNAの安定化は見られたが、転写の減少が確認され、発現量は低下していた。これら発現変動は、①細胞死、炎症に関連する正の転写因子のmRNA安定化による発現上昇、②細胞死、炎症関連遺伝子のmRNA安定化ならびに転写活性化による顕著な発現上昇、③プロモーター上のRNAポリメラーゼの減少による転写の不活化による代謝関連遺伝子の発現減少により誘導されていた。そして、これら遺伝子の発現変化は、致死性肝炎を誘導した。Cnot1欠損脂肪組織でも、詳細な分子機序は明らかではないが、同様の遺伝子発現変動が見られ、脂肪萎縮症を呈していた。以上より、肝臓ならびに脂肪組織において、mRNA安定性ならびに転写を適切に制御し、これら組織の恒常性を維持するためには、細胞内のmRNAのpoly(A)鎖の長さを適切に保つことが必須であることを示した。

Poly(A) 尾是添加到 mRNA 3' 末端的连续腺苷序列，其长度对于控制 mRNA 稳定性和翻译效率非常重要，其中的关系有很多方面尚不清楚。在本研究中，我们旨在全面阐明poly(A)链长度控制mRNA稳定性、表达水平和转录的分子基础，并阐明其生理意义。因此，我们使用缺乏 Cnot1 基因（Cnot1 基因是聚腺苷酸链缩短酶 CCR4-NOT 复合物的支架蛋白）的肝脏和脂肪组织作为模型，其中聚腺苷酸链长度的控制被破坏。然后，我们使用 RNA-seq 全面分析了 Cnot1 缺陷的肝脏和脂肪组织中 mRNA 的表达水平、稳定性和转录变化。结果，在Cnot1缺陷的肝脏中，正常条件下以低至中等水平表达的与细胞死亡、炎症和转录相关的基因的mRNA稳定并转录激活，并且其表达水平也增加。另一方面，即使在正常条件下高表达的一组代谢相关基因中也观察到mRNA的稳定化，但证实了转录的减少，并且表达水平降低。这些表达变化是由以下原因引起的：(1) 由于与细胞死亡和炎症相关的正转录因子的 mRNA 稳定而导致表达增加，(2) 由于细胞死亡和炎症相关基因的 mRNA 稳定和转录激活而导致表达显着增加，以及(3)由于与细胞死亡和炎症相关的正转录因子的mRNA稳定和转录激活而导致表达显着增加。这是由于RNA聚合酶减少导致的转录失活导致代谢相关基因的表达减少而引起的。这些基因表达的变化诱发了致命性肝炎。尽管详细的分子机制尚不清楚，但在 Cnot1 缺陷的脂肪组织中观察到类似的基因表达变化，表现出脂肪萎缩。综上所述，为了适当控制肝脏和脂肪组织中的mRNA稳定性和转录并维持这些组织的稳态，维持细胞内mRNA聚(A)链的适当长度是必需的。 。

项目成果

Deadenylation suppresses cell death and immune genes to maintain liver homeostasis

脱腺苷酸化抑制细胞死亡和免疫基因以维持肝脏稳态

• 发表时间: 2018
• 作者: Akinori Takahashi;Shohei Takaoka;Haytham M.A Mohamed;Tomokazu Yamaguchi;Keiji Kuba;Tadashi Yamamoto
• 通讯作者: Tadashi Yamamoto

Deadenylation-dependent mRNA decay is required for liver homeostasis thorough suppression of cell death and inflammatory genes

脱腺苷酸依赖性 mRNA 衰减是肝脏稳态、彻底抑制细胞死亡和炎症基因所必需的

• 发表时间: 2018
• 作者: Akinori Takahashi;Shohei Takaoka;Tomokazu Yamaguchi;Haytham Mohamed Aly Mohamed;Keiji Kuba;and Tadashi Yamamoto
• 通讯作者: and Tadashi Yamamoto

脱アデニル化によるmRNA分解速度と合成活性の調節機構

脱腺苷酸化对mRNA降解率和合成活性的调控机制

• 发表时间: 2017
• 作者: 高橋明格;高岡翔平;山口智和;久場敬司;山本雅
• 通讯作者: 山本雅

ストレス応答におけるCnot複合体によるmRNA分解の役割

Cnot 复合物降解 mRNA 在应激反应中的作用

• 发表时间: 2018
• 作者: 西島 さおり;鈴木 亨;星名 実幸;星名 直祐 ;高橋 明格;山本 雅
• 通讯作者: 山本 雅

CNOT1 regulation of eukaryotic circadian clock through post-transcriptional mechanisms

CNOT1通过转录后机制调节真核生物钟

• 发表时间: 2017
• 作者: Haytham M.A Mohamed;Akinori Takahashi;Tadashi Yamamoto
• 通讯作者: Tadashi Yamamoto