准教授)発表のポイントこれまで機能が不明であった細胞内ウイルスセンサータンパク質LGP2が、RNAサイレンシング(注1)の促進因子であるTRBPと相互作用することで、特定のマイクロRNA群の機能を一斉に制御することを明らかにした。TRBPは特定のマイクロRNA群と結合していることを初めて明らかにした。それらのマイクロRNAは、特定の遺伝子群の発現を一斉に制御していた。LGP2とTRBPによるRNAサイレンシングを介した遺伝子機能の制御は、ウイルス感染細胞において生体防御機構として機能していると考えられ、抗ウイルス治療や核酸医薬開発への応用が期待される。(博士課程3年)、程久美子准教授らの研究グループは、これまで細胞内ウイルスセンサーのひとつであるとされながらも機能が不明であった「LGP2」というタンパク質が、遺伝子発現の制御機構であるRNAサイレンシングを促進する「TRBP」というタンパク質と相互作用することで、TRBPが結合する特定のマイクロRNA群の機能を制御することを明らかにしました。これらのマイクロRNAは、特定の遺伝子群の機能を一斉に制御していました。LGP2とTRBPによるRNAサイレンシングを介した遺伝子機能の制御は、ウイルス感染細胞において生体防御機構として機能していると考えられ、抗ウイルス治療や核酸医薬開発への応用が期待されます。細菌やウイルスが感染すると、生体は免疫応答という防御機構を引き起こします。免疫応答には、自然免疫応答と獲得免疫応答がありますが、自然免疫は免疫応答の初動で重要な役割を果たす即時対応型のシステムであり、サイトカイン(注2)の誘導を伴います。ヒトの細胞にウイルスが感染すると、細胞外または細胞内でそれぞれのウイルスセンサータンパク質(注3)がウイルス特有の構成成分を認識し、抗ウイルス性サイトカインの一種であるI型インターフェロン(IFN)の発現を誘導します(図1左)。LGP2は細胞内ウイルスセンサー)がウイルスRNAを認識し、抗ウイルス免疫応答を誘導する。より、多様な遺伝子機能を制御している。(AGO)タンパク質が関与している。これまで、外来核酸により誘導される抗ウイルス免疫応答と、内在核酸により誘導されるRNAサイレンシングは独立した経路であると考えられてきたが、本研究によりこれらは独立した経路ではなく、LGP2とTRBPの相互作用を介して相互に制御する関係にあることを見出した。ISG)と呼ばれるタンパク質の発現を誘導し、細胞を抗ウイルス状態にすることで、ウイルスから生体を防御します。細胞内ウイルスセンサータンパク質の中でLGP2は、その他のウイルスセンサータンパク質が持つIFNの誘導に必要なシグナル伝達に関わるタンパク質領域を持たないことから、これまで機能が不明でした。よって多様な遺伝子機能を制御しています。ヒトでは約2000種類のマイクロRNAが存在しており、ひとつのマイクロRNAの欠損が癌などの重篤な疾患に繋がるなど、その機能の重要性は近年非常に注目されています。本研究は、まずヒト子宮頸がん由来細胞株を用いて、細胞内ウイルスセンサータンパク質であるLGP2と、RNAサイレンシングの促進因子であるTRBPが相互作用することを見出しました(図1右)。LGP2とTRBPの相互作用は、TRBPによるマイクロRNA前駆体への結合を阻害し、その結果、マイクロRNA前駆体の成熟が阻害されました(図2)。図2.LGP2とTRBPによるRNAサイレンシングを介した遺伝子機能の制御の仕組みLGP2はTRBPに結合することで、TRBPによるマイクロRNA前駆体への結合を阻害する。その結果、マイクロRNA前駆体の成熟が抑制され、標的遺伝子の発現が制御される。次にTRBPと相互作用するマイクロRNA前駆体をRNAシークエンス解析(注4)により網羅的に同定し、バイオインフォマティクスを用いて、RNAの塩基対合力の安定性に着目した解析を行ったところ、TRBPはステム領域に二次構造上の共通の特徴をもつマイクロRNA前駆体にのみ結合していることを見出しました。マイクロRNA前駆体との結合に必要なTRBP中の活性部位は、LGP2がTRBPと相互作用するのに必要な部位と同一であり、両者は競合的に結合することで、マイクロRNAの活性を制御していました。近年開発されたゲノム編集ツールであるCRISPR/Casシステム(注5)を用いてヒトLGP2ノックアウト細胞株を樹立し、マイクロアレイ解析(注6)を行うことで、LGP2とTRBPにより制御されるマイクロRNAは、特定の遺伝子群の機能を一斉に制御していることを明らかにしました。本研究により明らかとなったLGP2とTRBPによるRNAサイレンシングを介した特定の遺伝子の機能制御は、ウイルス感染細胞において生体防御機構として機能していると考えられます。ウイルスなどの外来核酸により誘導される抗ウイルス免疫応答と、マイクロRNAといった内在核酸により誘導されるRNAサイレンシングはこれまで独立した経路であると考えられてきましたが、本研究により、これらは独立した経路ではなく、相互に制御する関係にあることを見出しました。本研究の成果は、抗ウイルス治療や、近年臨床応用への期待が非常に高い核酸医薬開発への応用が期待されます。(siRNA)という長さが20数塩基程度の短いRNAが、全長あるいは部分的に相補的な配列をもつ遺伝子のmRNAを切断したり、翻訳抑制して遺伝子発現を阻害する現象。TNRC6などのタンパク質が重要な役割を担うことがわかっている。サイトカイン情報を細胞間で伝達する分泌タンパク質。細胞内に侵入したウイルスを感知するセンサータンパク質。ウイルスが細胞内に侵入した情報を伝えることで、細胞を抗ウイルス状態にする。次世代シークエンサーを用いて、RNAの塩基配列を網羅的に解読できる大規模解析。CRISPR/Casシステム近年開発されたゲノム編集技術であり、Casタンパク質とガイドRNAを用いて、特定の遺伝子を欠損させることが可能。東京都文京区本郷7-3-1。