2013/10/18 Category : 未選択 京大、体細胞の初期化過程でRNAスプライシングパターンが変化することを解明 大規模遺伝子解析により体細胞の初期化過程でRNAスプライシングパターンが変化することを解明 太田翔 iPS細胞研 究所（CiRA）／生命科学研究科大学院生、山本拓也 iPS細胞研究所（CiRA）／物質－細胞統合システム拠点（iCeMS）助教らの研究グループ は、体細胞からiPS細胞へと初期化する過程で、RNAを切り貼りするスプライシングパターンも初期化されることを明らかにしました。 本研究成果は２０１３年１０月１７日１２時（米国東部時間）に米国科学誌「Cell Reports」のオンライン版に掲載されました。 ＜背景と要旨＞ 選択的スプライシングは一つの遺伝子から複数のタンパク質をつくる仕組みの一つです。これによりタンパク質の種類が豊富になり、より複雑で柔軟性のある仕 組みをつくることが出来ます。分化した細胞にはそれぞれ特徴的なスプライシングのパターンがあり、各細胞に固有の機能や特性を生み出しています。スプライ シングパターンが変わってしまうことで生じる疾患も多数報告されています。さらに、多能性と無限増殖性をもった細胞であるES細胞では、ES細胞に特徴的 なスプライシングが行われていることが報告されています。つまりスプライシングのパターンは細胞を特徴付ける大きな要因であるといえます。 分化した細胞に初期化因子を導入することでiPS細胞へと初期化されますが、その過程でスプライシングパターンも変化しているのかどうか、明らかにはされ ていませんでした。もし、スプライシングパターンが変化しなければ、同じiPS細胞であっても由来細胞によって大きく性質の異なるiPS細胞になる可能性 が考えられます。そこで山本助教らは、大規模遺伝子解析の技術を用いて体細胞とiPS／ES細胞のスプライシングパターンを解析したところ、体細胞のスプ ライシングパターンが多能性を持ったパターンへと戻ることを明らかにしました。特に、iPS／ES細胞のスプライシングパターンは精巣のものとよく似てい ました。多能性を持ったスプライシングパターンを作る仕組みとして、iPS／ES細胞で特徴的に働くRNA結合タンパク質がスプライシングを調節し、パ ターンを特徴付けていることを見出しました。中でもU2af1とSrsf3というRNA結合タンパク質を働かないようにしたところ、体細胞からiPS細胞 へと変化する効率が低下し、U2af1およびSrsf3が初期化に重要な役割を果たしていることが明らかになりました。これらの結果から、スプライシング パターンの変化が、初期化過程に携わる分子ネットワークに主要な役割を果たしていることが示されました。 ＜ポイント＞ ・RNAスプライシング（つなぎあわせ方）のパターンもiPS細胞になる過程で初期化されている ・iPS／ES細胞のスプライシングを制御するタンパク質U2af1とSrsf3を見出した ・安全なiPS細胞を作る上で重要な初期化メカニズムの一端を明らかにした ＜研究結果＞ （１）スプライシングパターンが初期化の際に劇的に変化 初期化前後でのスプライシングの違いについて調べるために、線維芽細胞、ES細胞、線維芽細胞から樹立したiPS細胞それぞれのmRNA配列を解析し ました。すると線維芽細胞のスプライシングパターンがiPS／ES細胞に特徴的なスプライシングパターンへと変わったことがわかりました（図１）。 ※図１は、添付の関連資料を参照 （２）スプライシングを制御するタンパク質を同定 特徴的なスプライシングパターンを決めているメカニズムは、RNAに結合するタンパク質が制御していると考えられます。そこでRNA結合タンパク質の 中から、特にiPS／ES細胞で特異的に働いているタンパク質を作る遺伝子９２種を選び、それらの遺伝子をRNA干渉法により一つ一つ働かないようにする と、９種のRNA結合タンパク質がスプライシングのパターンに影響を与えることがわかりました。これらのタンパク質が働かないようにした結果、U2af1 とSrsf3というタンパク質がそれぞれ働かない場合に、iPS細胞が出来る効率は大幅に低下しました（図２）。以上のことから、体細胞が初期化される際 にU2af1とSrsf3がRNAスプライシングに影響を与えることによって、重要な役割を果たしていることが明らかとなりました。 ※図２は、添付の関連資料を参照 ＜まとめ＞ 本研究では選択的スプライシングについてゲノム全体で解析を行い、細胞が初期化される過程でスプライシングパターンやスプライシングを制御するメカニズム が変化していることを明らかにしました。また、選択的なスプライシングの制御が細胞を初期化するメカニズムの一翼を担っており、多能性に重要な働きをして いることを示唆しています。この成果から、iPS細胞はES細胞などと同様に多能性をもつスプライシングパターンへと体細胞のパターンから変化しているこ とが明らかになりました。この成果を応用することで、iPS細胞の品質評価やiPS細胞作製時の効率や時間の改善などにも利用できる可能性が考えられま す。 本研究は、下記機関より資金的支援を受けて実施されました。 ・科学技術振興機構（JST） 山中iPS細胞特別プロジェクト ・科学技術振興機構（JST） CREST ・内閣府 最先端研究開発プロジェクト（FIRST） ・文部科学省 科学研究費補助金 ＜書誌情報＞ ［DOI］ http://dx.doi.org/10.1016/j.celrep.2013.09.016 ・論文名 "Global Splicing Pattern Reversion during Somatic Cell Reprogramming" ・ジャーナル名 Cell Reports，１７ October ２０１３ ・著者 Sho Ohta（１，２），Eisuke Nishida（２，３），Shinya Yamanaka（１，４，５） and Takuya Yamamoto（１，４＊） ＊）責任著者 １ 京都大学 iPS細胞研究所（CiRA） ２ 京都大学 生命科学研究科 ３ 科学技術振興機構（JST） CREST ４ 京都大学 物質－細胞統合システム拠点（iCeMS） ５ グラッドストーン研究所 ＜用語説明＞ スプライシング： 一般的な真核生物のDNAから転写されたmRNA前駆体には、イントロンと呼ばれる直接タンパク質のアミノ酸配列に関わらない領域がある。このイントロンを除き、残ったエクソンと呼ばれる領域からなるmRNAが作られる過程はスプライシングと呼ばれる。 選択的スプライシング（Alternative Splicing）： 通常スプライシングで切り取られる箇所は決まっている。しかし作られる臓器や環境によってエクソンの選ばれ方が変わることがある。この選択的スプライシングにより、１種類のDNAから複数のタンパク質を作ることができる。 RNA干渉法（RNAi）： 二本鎖RNAを人工的に導入することで、そのRNAと相補的な塩基配列を持つ、特定の遺伝子の発現を抑制する方法 PR Comment0 Comment Comment Form お名前name タイトルtitle メールアドレスmail address URLurl コメントcomment パスワードpassword
