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動物細胞におけるRNA代謝機構の解明とその制御法の開発

【食料】 高橋チーム

  • 研究概要

    当研究チームは、ゲノミクス・プロテオミクス・バイオインフォマテイクスなどのゲノム科学の知識と技術の本学への導入に努めてきた。特に、プロテオミクスの分野の我が国の振興に関しては先導的役割を担っている。一方、Simpson教授は、現在はオーストラリアのプロテオーム学会の会長をつとめ、プロテオミクスの世界での振興に最も貢献した功労者の一人であり、オーストラリアでの国家プロジェクトとしての大規模ながんマーカーの探索を中心人物として牽引した経験を持つ。現在はがんなどの多くの疾患で血液に放出されるRNAとタンパク質の集合体であるエクソソームに着目し、その生体内での役割の解明を目指している。また、当研究チームは、RNA-タンパク質間相互作用解析をゲノムワイドに行うための技術開発を首都大学東京と共同で進め、世界で初めてゲノムワイドな RNA同定が可能なプラットフォームの開発に成功した。この開発の過程で難病性神経疾患に関する重要な知見も得、これらの知見は、診断法や治療法の開発に繋がることが期待できるが、応用面での経験に乏しいため、その開発には外国人研究者から関連する知識とknowhowを得るためのより密度の高い共同研究を進める必要がある。Simpson教授は現在までに被引用件数が3万を超え、ここ5年間をみても年間平均で1600以上の被引用件数を持つ。その雇用はこれらと同等あるいは近いレベルの非引用件数を持つ国際共同論文の継続的な執筆に繋がる効果が期待される。

  • 研究目的

    本研究は、質量分析法を基礎として既に開発されたプロテオーム解析システムとゲノムワイドな同定と転写後修飾を直接解析できるRNA解析プラッ トフォームを利用し、ヒトの各種の難病性神経疾患あるいは植物の生育・病気をタンパク質のみならずRNA修飾及び代謝の観点からも見直す新たな解析技術として確立することを目的とする。この世界で唯一の技術は我々の最大の強みであり、既に、ヒトの疾患において筋萎縮性側索硬化症(ALS)及び脊髄性筋萎縮症 (SMA)の原因遺伝子産物のターゲットRNAを同定することに成功している。また、初期がんで組織を問わず増殖を促進しているタンパク質を同定した。そこで本研究では、これらの疾患について発症機序の解明とそれらの診断法および治療法の開発も試みる。本研究目的を達成するためには、細胞機能を細胞内小器官 及び細胞全体をシステマティックに解析し、診断薬や治療薬の開発に世界的に高い経験を持つ外国人研究者による協力が不可欠である。この研究の推進によって、質の高い国際共同研究の ネットワークが形成できるだけでなく、今まで解決できない難病性神経疾患の診断、治療法開発の新たな解析手法提供が可能となる。

  • 研究計画

    本研究の遂行に当たっては、まず正常人及び患者由来の細胞を用い、それらのゲノム 解析・トランスクリプトーム解析・プロテオーム解析を行い、バイオインフォマティクスによるクラスター解析で細胞機能のどの機能に変化が起こっているかを 解析する。同時にこれらの細胞のRNAの転写後修飾に関するリボヌクレオーム解析も実施し、全体のゲノム科学的情報から正常人と患者由来で異なる細胞機能 のパスウェー候補を選び出す。それに基づいて、関連する遺伝子及びRNAの過剰発現及びノックダウン細胞を作製し、選び出した細胞機能が過剰発現あるいは ノックダウンによってどのように変化するかを、生化学的、細胞生物学的、分子生物的手法で解析する。

    外国人研究者は、ガン患者の血液中に放出されるエクソソームと呼ばれる顆粒の構成成分を大規模に同定しているが、本研究チームはその構成成分の細胞内での機能解明を行う。同時に、ガン細胞の増殖を担うタンパク質の機能解析も行う。また、現在ALSでは核内の原因タンパク質がスプライシングの異常を引き起こすと考えられているが、我々の今までの結果に基づきミトコンドリアの RNA代謝異常を誘導する可能性について研究を進める。また、SMAではスプライシングを担うUsnRNAの代謝に異常が生じている可能性を検討する。 RNA-タンパク質機能解析・スプライシング機構の解析・神経疾患に関する研究の専門家である外国人研究者も招聘し、我々の観察した現象に関しての議論と更に 実験を進めるための助言を得る。

    さらに、外国人研究者と新規雇用特任教員は、プロテオミクスの手法を駆使しスプライシングと細胞内小器官移行に関する実験、ガン細胞におけるリボソーム合成の解析実験を担当する。場合によっては、本学あるいは外国人研究者の研究室へ新規雇用特任教員を派遣し、実験を実施する。より被引用数の高い論文として国際共著論文を作成するためには、論文が到達する汎用性の高い結論と構成する個々の実験に関する高度な専門的技術と知識の記載が必要である。

代表者について

外国人研究者について

その他の研究者

福原 敏行 (農学研究院・教授)
三浦 豊 (農学研究院・教授)
笠原 博幸 (グローバルイノベーション研究院・キャリアチャレンジ教授)
木村 郁夫 (テニュアトラック推進機構(農学研究院)・特任准教授)
泉川 桂一 (グローバルイノベーション研究院・特任助教)

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