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ピリミジン合成酵素阻害による核内poly(A)⁺ RNA代謝への影響解析

三宅, 俊太郎 京都大学 DOI:10.14989/doctor.k24753

2023.03.23

概要

真核生物では、DNAの遺伝情報からpr e-m RNAが転写され、5’末端のキャップ形成
、スプライシングによるイントロン除去、3’末端の切断とポリアデニル化といった過
程を経ることで成熟したm RNAとなる。その後、成熟したm RNAが選択的に核内か
ら核膜孔を通過して細胞質へと輸送され、細胞質でのタンパク質翻訳の鋳型となる。
一方、これらのプロセシングを完了していないm RNA は核内に保持される。この機
構は、遺伝子発現の効率を上げるだけでなく、正常にプロセシングを受けたものだけ
を細胞質へと輸送するための品質管理機構も担っている。生物は外部からの刺激によ
ってその遺伝子発現や代謝を変化させることが知られており、核内のm RNA代謝への
影響が示唆されているが、多くのことが不明なままである。
当研究室ではこれまでに、m RNAプロセシングが阻害されるとpoly(A)+ RNAが核
内に蓄積される表現型を指標に、蛍光 in sit u h ybr idiza t ion 法 (RNA-F ISH 法) を用
いた化合物の評価と探索を行う手法を確立している。本研究はこの探索法を用いて、
ライブラリーに文部科学省・新学術領域研究『がん研究分野の特性等を踏まえた支援活
動』より提供された、標準阻害剤キットを使用して阻害剤を評価し、m RNA代謝に影
響を及ぼす細胞内シグナルの探索と分子機構を明らかにすることを目的に研究を行っ
た。
362種類の阻害剤をスクリーニングすることによりm RNA代謝へ影響を与えると考
えられる阻害剤を8種類選別した。そのうちの一つとしてミトコンドリアの呼吸酵素
複合体III (呼吸鎖複合体III) の阻害剤、An t im ycin Aを見出した。呼吸鎖複合体は、
ミトコンドリア内膜上でATP の生産を担っている。呼吸鎖複合体III以外に呼吸鎖複
合体IやIVの阻害剤を検討したところ、poly(A)+ RNAの蓄積をもたらすのは呼吸鎖
複合体IIIの阻害剤のみであることを明らかにした。呼吸鎖複合体IIIは、細胞内ピリ
ミジン合成の律速段階酵素であるジヒドロオロト酸デヒドロゲナーゼ (DH ODH ) と特
異的に電子の授受をすることから、ピリミジン合成阻害との関連が示唆された。そこ
で、呼吸鎖複合体III阻害剤によって顕著なpoly(A)+ RNAの核内蓄積が生じる条件で
細胞外からウリジンを添加したところ、poly(A)+ RNA核内蓄積は解消された。また
、DH ODH の特異的阻害剤によってもpoly(A)+ RNAの核内蓄積が観察されたことか
ら、呼吸鎖複合体III阻害剤によるpoly(A)+ RNA核内蓄積はピリミジン合成経路の律
速酵素DH ODH の機能阻害によるものであることを明らかにした。
ピリミジン合成酵素の阻害により考えられる細胞への影響として、核酸の減少によ
るDNAの複製やRNAの合成への影響が考えられた。 ...

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8. 謝辞

本研究にあたり、多くの方々にご協力を賜りました。まずは勝手ばかりで未熟な私を肯定

し、日々ご指導くださいました、指導教官の近畿大学農学部教授 増田誠司博士に心からの御

礼を申し上げます。本研究の機会を与えてくださり、申請に際し適切なご助言を賜りまし

た、京都大学大学院生命科学研究科教授 片山高嶺博士に深く御礼申し上げます。京都大学大

学院生命科学研究科特定准教授 阪中幹祥博士、同助教 加藤紀彦博士には、研究室での活動

にあたって陰に陽に渡り手助けをしていただきました、深く感謝いたします。京都大学大学

院生命科学研究科教授 永尾雅哉博士、准教授 神戸大朋博士には折に触れてご助言を賜り、

見守っていただきました、厚く御礼申し上げます。京都大学大学院生命科学研究科助教 西野

勝俊博士には解析にあたってご指導とご助言を賜りお世話になりました、深く御礼申し上

げます。

本研究の実験を行うにあたり、様々な方にご助力いただきました。NE AT1の解析用プラ

スミドを提供いただきました大阪大学大学院生命機能研究科教授

廣瀬哲郎博士、抗

n u cleolin 抗体をご提供いただきました京都大学大学院生命科学研究科准教授

吉村成弘博

士、抗NE AT1プローブを作出していただきました藤原奈央子氏に心より御礼申し上げま

す。

本研究に際し、日ごろからご協力と有意義な議論をしてくださいました、京都大学大学

院生命科学研究科分子応答機構学の皆さま、そして生体情報応答学の皆さまに深く感謝し

たします。研究室での様々な事務を行っていただきました、事務補佐員 清水久美子氏と嶋

林かほる氏に厚く御礼申し上げます。研究室で出会った上記皆さまには研究へのご助力だ

けでなく、大学院での生活全般に渡って大変お世話になりました。心より御礼申し上げま

す。

大学院に通い続けるために、研究活動以外でも多くの方々のご助力を賜りました。この

5年間で出会ったすべての方々に感謝申し上げます。

最後に、多くの心配をかけてしまいましたが、研究活動を続けていくことを暖かく見守

ってくださった家族に心より感謝申し上げます。

令和4年12月

三宅俊太郎

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本論文は以下の学術論文の内容に基づいて書かれたものである。

Miya ke S, Ma su da S.

In h ibit ion of m it och on dr ia l com plex III or dih ydr oor ot a t e deh ydr ogen a se (DH ODH )

t r igger s for m a t ion of poly(A)+ RNA foci a dja cen t t o n u clea r speckles followin g

a ct iva t ion of ATM (a t a xia t ela n giect a sia m u t a t ed).

RNA Biol. 2022;19(1):1244-1255. doi: 10.1080/15476286.2022.2146919.

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