ショウジョウバエ生殖細胞におけるpiRNA経路の解明

果蝇生殖细胞中 piRNA 通路的阐明

基本信息

批准号：
10J56562
负责人：
石津大嗣
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2012
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J56562/
关键词：
piRNA Piwi Zucchini Yb body CLIP 生殖細胞 Yb-body RNAサイレンシング

项目摘要

ショウジョウバエ生殖細胞特異的に発現しているArgonauteタンパク質Piwiは、Piwi-interacting RNA(piRNA)と呼ばれる小分子RNAと結合し、転移因子の抑制や遺伝子発現の調節を担っている。我々は、これまでの研究で得られた知見をもとに、ショウジョウバエ卵巣体細胞特異的に存在する細胞質顆粒構造体Yb bodyにおいてpiRNAの前駆体となるRNAが成熟化しPiwiと結合するというモデルを提唱した。しかし、piRNA生合成に関与するRNA切断酵素の存在は明らかにされておらず、150kbにわたるゲノム領域から転写された長鎖RNAがどのようなプロセシング経路をへて25～30塩基長の成熟型piRNAになるのかは不明だった。当該年度において、我々は遺伝学的解析からpiRNA生合成に必須であることが示されていたZucchini(Zuc)と呼ばれるタンパク質の構造解析および生化学的解析を行った。その結果、ZucがpiRNA前駆体を切断することで成熟型piRNAを生成するエンドリボヌクレアーゼであることを見出した。piRNAは5'末端にリン酸基を持つが、zucにより切断されたRNAの5'末端もリン酸化されていたことから、zucがpiRNAの5'末端を決めるRNA切断酵素であることが示唆された。また、Zucはミトコンドリア外膜上で二量体を形成すること、ミトコンドリアがYb bodyと近接して局在することを示し、Yb bodyにおいてpiRNAの成熟化が起こるというモデルを指示する結果を得た。本研究により初めてpiRNA生合成に必須のRNA切断酵素の実態が明らかとなり、その成果はNature誌に受理された。

Argonaute 蛋白 Piwi 在果蝇生殖细胞中特异性表达，与称为 Piwi 相互作用 RNA (piRNA) 的小 RNA 结合，负责抑制转座元件和调节基因表达。基于之前研究获得的知识，我们开发了一个模型，其中 piRNA 前体 RNA 成熟并与 Yb 体中的 Piwi 结合，Yb 体是果蝇卵巢体细胞中特有的细胞质颗粒结构。然而，参与piRNA生物发生的RNA切割酶的存在尚未明确，并且从150kb基因组区域转录的长链RNA穿过长度为25至30个碱基的成熟piRNA的过程尚不清楚。那会发生的。今年，我们对一种名为西葫芦 (Zuc) 的蛋白质进行了结构和生化分析，通过遗传分析表明该蛋白质对于 piRNA 生物合成至关重要。结果，他们发现Zuc是一种核糖核酸内切酶，通过切割piRNA前体产生成熟的piRNA。 piRNA的5'端有磷酸基，被zuc切割的RNA的5'端也被磷酸化，表明zuc是决定piRNA 5'端的RNA切割酶。我们还表明，Zuc 在线粒体外膜上形成二聚体，并且线粒体位于靠近 Yb 小体的位置，支持 piRNA 成熟发生在 Yb 小体中的模型。该研究首次阐明了piRNA生物发生所必需的RNA切割酶的性质，该结果被《Nature》杂志接受。