松本 有樹修 准教授（九州大学 生体防御医学研究所 分子医科学分野）

2022年04月26日(火) 14:00 より 15:00 まで

Zoomのみでの開催に変更になりました（Zoom情報はメールにて連絡）

鈴木賢一 （7542）

　近年Genome、Epigenome、Transcriptome解析などは大きく進展したが、タンパク質の翻訳動態を網羅的に俯瞰するTranslatome解析は未だ進展が遅れている。われわれは、Translatome解析において特に、「既知open reading frame (ORF)の拡張」および「新規ORFの開拓」の２点に焦点を当てて研究を進めている。
　Translatome解析はリボソームプロファイリング法（Ribo-seq）という手法に依存するが、Ribo-seqは多くの実験的なノイズを含む。そこでわれわれは、精密に翻訳開始点を同定するTISCAという手法を確立したところ、Non-AUG開始コドン依存的に翻訳されるタンパク質を多数同定した（Nucleic Acids Res., 2021）。また一部のタンパク質では、既知のAUG開始コドンの上流にNon-AUG開始コドンが存在して、N末端が数十アミノ酸伸びたタンパク質が産生される（既知ORFの拡張）。伸長したN末端領域に核移行シグナルやミトコンドリア移行シグナル、シグナルペプチド配列などを持つものがあり、これら新規Non-AUG開始コドンから翻訳されるタンパク質は、既知のAUG開始コドンから翻訳されるものとは異なる細胞内局在を示した。
　さらに、long non-coding RNA (lncRNA)はタンパク質を翻訳しないRNAであると定義されているが、われわれは一部のlncRNAが100アミノ酸以下のポリペプチドを翻訳することを明らかにした（新規ORFの開拓）（Nature, 2017）。これらlncRNA由来の新規ポリペプチドは細胞内でVDACやHDAC3などの機能を制御しており、ノックアウトマウスは皮膚の再生遅延や不妊、社会行動の異常など多様な表現型を示した（PLoS Genet., 2021, Nat. Commun., 2022）。
　ヒトゲノムにおいて、タンパク質をコードして機能する遺伝子は約2万あると言われているが、AUG以外のコドンからの翻訳開始や、lncRNA由来の新規ポリペプチドなどを考慮すると、タンパク質世界は今後も拡大の一途を辿ると考えられる。翻訳研究の発展は生命科学の理解に新たな視点を与えることが期待される。
 
（参考文献）
1) Mise S.†, Matsumoto A.*†, Shimada K., Hosaka T., Takahashi M., Ichihara K., Shimizu H., Shiraishi C., Saito D., Suyama M., Yasuda T., Ide T., Izumi Y., Bamba T., Kimura-Someya T., Shirouzu M., Miyata H., Ikawa M., Nakayama KI.*: Kastor and Polluks polypeptides encoded by a single gene locus cooperatively regulate VDAC and spermatogenesis. Nat. Commun. Feb 28;13(1):1071 (2022).
2) Nita A., Matsumoto A.*, Tang R., Shiraishi C., Ichihara K., Saito D., Suyama M., Yasuda T., Tsuji G., Furue M., Katayama B., Ozawa T., Murata T., Dainichi T., Kabashima K., Hatano A., Matsumoto M., Nakayama KI.*: A ubiquitin-like protein encoded by the "noncoding" RNA TINCR promotes keratinocyte proliferation and wound healing. PLoS Genet., 17:e1009686 (2021).
3) Ichihara K.†, Matsumoto A.*†, Nishida H., Kito Y., Shimizu H., Shichino Y., Iwasaki S., Imami K., Ishihama Y., Nakayama KI.*: Combinatorial analysis of translation dynamics reveals eIF2 dependence of translation initiation at near-cognate codons. Nucleic Acids Res., 49:7298-7317 (2021).
4) Matsumoto A., Pasut A., Matsumoto M., Yamashita R., Fung J., Monteleone E. Saghatelian A., Nakayama KI., Clohessy JG, Pandolfi PP.*: mTORC1 and muscle regeneration are regulated by the LINC00961 encoded SPAR polypeptide. Nature, 12;541(7636):228-232 (2017).