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固相のRNA分子倉庫が液相のタンパク質合成工場に ～細胞が必要な時期に必要なタンパク質を合成する新たな仕組みを解明～

小谷 友也
2022年6月28日
胚性RNA顆粒（上）とゼブラフィッシュ卵母細胞・卵割期胚（下）。卵母細胞において、胚性RNA顆粒は翻訳を抑制されたmRNAの倉庫として働く（左）が、卵割期にはタンパク質合成の工場として働く（右）。その役割の変換には固相状態から液相状態への相転換を伴う。

【ポイント】

  • 動物の受精卵でRNA分子の倉庫となる顆粒状構造を発見。
  • 受精卵のRNA分子倉庫は固相の特徴を持ち、卵割が進むと液相に状態が変化。
  • 液相のRNA顆粒は、発生に必要なタンパク質を活発に合成。

【概要】
北海道大学大学院理学研究院の小谷友也准教授らの研究グループは、動物の胚において発生に必要なタンパク質を合成する新たな仕組みを解明しました。

ほぼ全ての動物は、受精後に様々なタンパク質を新たに合成し、発生を進めます。受精直後の一定の時期は、受精卵にあらかじめ保存されたmRNAから全てのタンパク質が合成されます。しかし、これらmRNAはどのように保存され、どのように必要な時期にタンパク質を合成するのか、よく分かっていません。

本研究では、小型魚類のゼブラフィッシュを用い、mRNA分子の倉庫として働く顆粒状構造を受精卵に発見しました。これらRNA分子は固体状（固相）の特徴を持ちましたが、受精後に3時間たった胚では液体状（液相）の特徴に変化しました。固相状態の顆粒ではmRNAからタンパク質は合成されていませんでしたが、液相に変化した顆粒ではmRNAからタンパク質が活発に合成されていました。液相のmRNA顆粒を拡散させると、mRNAのタンパク質合成が検出できなくなりました。このことから、液相様の顆粒構造はタンパク質の合成工場として働くことが示されました。同様の仕組みは、マウス胚においても存在することが示唆されました。

タンパク質の合成は、全ての生命現象の進行に重要です。本研究で明らかとなったタンパク質合成を調整する仕組みは、さまざまな生命現象の進行を支えている可能性があります。

なお、本研究成果は、2022年6月17日（金）公開のiScience誌にオンライン掲載されました。

論文名：Identification of embryonic RNA granules that act as sites of mRNA translation after changing their physical properties （物理的な特性を変化させたのちにmRNAの翻訳の場として働く胚性RNA顆粒の同定）
URL：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2589004222006150

 

詳細はプレスリリースをご覧ください。

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