端のメチルが役に立つ？
今回は日本人研究者の論文を紹介しようと思います*。
タイトルは完全にプレスリリースのタイトルに引っ張られてます...
(プレスリリースのタイトルは"メチルは端だが役に立つ")
少し前の投稿でも解説した通り、
最近新しいRNA修飾としてm6Aが再発見され、その生物学的意義が明らかにされつつある。
多くの人はmRNAの内部に存在するm6Aに着目し、その機能を研究しているが、
脊椎動物ではmRNAの5末端にも、ｍ7Gに続く構造としてm6Amが存在している
ことが知られている。(端のメチル基ってことですね)
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このキャップのm6AmはRNAの安定性に関わるかもとか、がんでなんとかといわれていたが、
あまりその機能は分かっていなかった。(出典はNature 2017なはずです)
なぜなら、キャップのm6Amを入れるメチル化酵素の実体が不明であったためである。
今回穐近さんらは、このm6Amメチル化酵素を同定し、
端のメチル基は実はRNAの安定化にはほとんど寄与しない一方、翻訳効率に影響を与えることを明らかにした。
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(15種類に対してひたすらノックアウト細胞を作ったらしい)
それらのノックアウト細胞でRNA-MSを行うことで、
PCIF1という因子のノックアウト細胞で、m6Amが消失していることを見出した。
さらに、このときキャップ以外のm6Aはいれないことも分かったので、
PCIF1を CAPAM cap-specific adenosine-N6-methyltransferase
と名付けた。
この後いくつかの生化学実験と、(濡木研による)構造解析を行って、
CAPAMが本当にキャップのm6Amメチル化酵素であることを確かめている。
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では、m6Amの機能は何であろうか？
Mauer et al, Nature, 2017はm6AmがRNAの安定性に関わるといっていたため
mRNAの安定性を検討した。
すると驚くべきことに、CAPAM KOでもRNAの安定性はほとんど変化しないことが分かった。
FTOはmRNA内部のm6Aも脱メチル化しているらしい。
そいうわけでnature2017はmRNA内部のm6Aの効果をみていたのではないかという考察。
実際Wei et al, Mol.Cell, 2018でも同じようなことが言われているので、
やはりどうもキャップのm6AmはmRNAの安定化には寄与しないらしい。
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そこで、m6Amの他の機能として翻訳効率を考えた。
(そもそもmRNAのキャップのm7Gが見つかった背景は
ウイルス再構成にSAM入れとくと翻訳あがるという実験(Furuichi,1975とか)なはずなので
キャップのメチル化なら翻訳効率というのは理にかなっている。)
そういうわけで、翻訳効率(Ribosomal profiling)をみてみると
CAPAM KOでmRNAの翻訳効率が落ちていることが分かった。
一応、酵素自体はポリメラーゼとくっつくことみているのでそれが効くのかな？
また、最終的なアウトプットとして細胞生存も見ている。
普通の状態ではKOしても増殖率変わらないが、H2O2(細胞へのストレス)への感受性が高くなるらしい。
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そういうわけで、長年実体不明であったm6Amのメチル化酵素の実体が明かされ、
controversialであったその機能の一端も明らかになった。
これから、conditional KOで生理的な機能が明らかになっていくのだろうか。
これからの研究が期待されますね。
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これを書かれている古市先生がRNAキャップみつけられた先生なので、
競合の様子から、同僚の人となりまで非常に詳しく書かれています。
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参考
