Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

インスリン / RNA結合タンパク質 / ホスホリパーゼC / ニューロペプチド / 選択的スプライシング / Muscleblind-like protein / CRISPR/Cas9 / 線虫 / 学習行動 / 学習 / 神経細胞 / RNAスプライシング / C. elegans / MBNL / 選択的RNAスプライシング / トランスクリプトーム解析 / 遺伝子制御ネットワーク

本研究は、線虫C. elegansにおける細胞種特異的選択的スプライシングに注目し、その制御機構や役割を明らかにすることで、多様な生命活動を作り出す遺伝子発現調節機構の新しい仕組みを明らかにすることを目的とする。2021年度の研究において、神経細胞種特異的な選択的スプライシングにより産生される線虫インスリン/IGF-I受容体アイソフォームDAF-2cの産生機構及び学習行動制御に関して、以下のことを明らかにした。
-変異体及び過剰発現株を用いたリン酸化プロテオーム解析により、DAF-2cは神経系において特定のファミリーのRNA結合タンパク質(RBP)のリン酸化を促進することを明らかにした。このRBPファミリーはdaf-2遺伝子の持つカセットエキソンE11.5の包含を促進することでDAF-2cの産生を促進する働きをもつ。従って、DAF-2cはRBPのリン酸化を介したポジティブフィードバック制御により自身のアイソフォームの産生を促進するという発現制御機構が働く可能性が示唆された。
-神経細胞種特異的に産生されるDAF-2cの神経系における役割として、神経細胞種特異的ゲノム編集技術などを用いた遺伝学的解析により、DAF-2cはASER味覚神経において2種のホスホリパーゼＣアイソザイムを制御することで線虫の学習行動を調節することを明らかにし、学術論文にて研究成果を発表した。また、リン酸化プロテオーム解析により、DAF-2cがリン酸化を促進するニューロペプチド受容体を同定し、この受容体及び同一ファミリーに属する受容体の変異体において、学習行動に異常を示すことを明らかにし、DAF-2cがニューロペプチドシグナルを調節することで学習行動を制御する可能性が示唆された。

インスリン受容体基質(IRS) / RNAスプライシング / インスリン / インスリン様成長因子(IGF) / RNA結合タンパク質 / cross-linking immunoprecipitation (CLIP) / インスリン様成長因子 / RNA / RNA結合蛋白質 / CLIP(cross-linking and immunoprecipitation)法 / mRNA / non-coding RNA

申請者らは、インスリンやインスリン様成長因子(IGF)のシグナルを仲介するインスリン受容体基質(IRS)のmRNAスプライシング制御における新機能の解明を目的に研究を行った。その結果、1.293細胞やMCF7乳ガン細胞の抽出液をRNaseで処理し、IRSを含む複合体の大きさをスクロース密度分画法などで解析した結果、RNase処理によって複合体の大きさが減少したことから、これらの細胞内でIRSがRNAと複合体を形成していることがわかった。2.IRSと結合するRNAを特定するため、IRS-1を293細胞に発現し、相互作用するRNAをcross-linking immunoprecipitation(CLIP)法によって解析した結果、約40種のmRNA、スプライソソームを構成するU2snRNA、およびU6snRNAの同定に成功した。同定されたmRNAの一部はイントロン配列でIRSと結合することから、未成熟RNAとしてIRSと相互作用していると考えられた。3.IRS-1/2は細胞質に存在することが知られているが、免疫染色法による解析の結果、MCF7乳ガン細胞において一部は核内にも存在し、特にスペックル状の構造に集積していることがわかった。4.IRS-1を293細胞に過剰発現し、同定されたIRS-1結合性mRNAをPCR法で増幅した結果、一部のmRNAはIRS-1の過剰発現によって未成熟型RNAが増加したことから、IRS-1がmRNAスプライシングを抑制すると考えられた。一連の解析から、核内における未成熟mRNAのスプライシング制御というIRSの新機能を示すことに成功した。