メッセンジャーRNAが短くなり動物が産まれる～受精後の発生の仕組み解明に期待～
【ポイント】
- 受精後の胚で、メッセンジャーRNA (mRNA) が部分的に短くなることを発見。
- mRNAの短縮はタンパク質の合成を促進し、動物の発生に必須であることを解明。
- 受精卵がどのように発生を進行し個体が産まれるのか、仕組みの解明と生殖医療の進展に期待。
【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、慶應義塾大学医学部医化学教室の山本雄広専任講師と共同で、成熟mRNAが短くなることを発見し、動物が産まれてくるための新たな仕組みを解明しました。
細胞の核で転写されたmRNAは細胞質に運ばれる前に長さと配列が決定され、成熟mRNAとなります。成熟したmRNAは、長さを変えることはないと考えられてきました。また、動物の受精卵は発生を進めるためにmRNAからタンパク質を合成しますが、その場所と時期は厳密にコントロールされる必要があると考えられています。研究グループは、動物の受精卵に蓄えられたmRNAが発生のある時期に部分的に短くなることを発見しました。具体的には、ゼブラフィッシュのpou5f3 mRNAとマウスのPou5f1 mRNAの3’側末端の配列が、それぞれ約70塩基と約10塩基短くなることを見出しました。次に、長いmRNAは翻訳を抑制されてタンパク質を合成しないこと、短縮されたmRNAは翻訳を活性化しタンパク質を合成することを示しました。さらに、mRNAの短縮を阻害した胚では翻訳は活性化せず、その後、頭部から尾部までが極めて短い胚となり発生を停止することを明らかにしました。網羅的な解析と抗体を用いた機能解析から、mRNAの短縮は結合するタンパク質を入れ替える分子スイッチとして働くことが示されました。最後に、受精卵が持つmRNAの約5%に相当する568種類のmRNAにおいてその長さの変化を解析し、40％以上のmRNAで短縮が起こることを示しました。本研究によって、受精卵が発生を進行するための極めて重要な原理を見出すことに成功しました。
なお、本研究成果は、2023年11月24日（金）公開のScience Advances誌に掲載されました。
論文名：Mature mRNA processing that deletes 3′ end sequences directs translational activation and embryonic development （3’末端の配列を欠損させる成熟mRNAのプロセシングは翻訳活性化と胚発生を進行する）
URL：https://doi.org/10.1126/sciadv.adg6532
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