RNAの構造識別に成功、難病治療にも関与か

東京都立大学の田岡万悟准教授らの研究グループは2020年6月18日、細胞内のRNAを構成する部品の1つであるシチジンのアセチル化を1塩基の単位で識別可能である、網羅的で定量的に解析する手法を開発したと発表しました。本研究の結果は、RNAの代謝異常が原因と考えられている筋萎縮性側索硬化症(ALS)や、RNAのアセチル化に関連して発症する早老症「ラミン病」などの難病や希少疾患の早期診断や薬剤開発にも繋がることが期待されています。

RNAの飾り付けによる機能調節

RNAはアデニン、グアニン、シトシン、ウラシルという4種の塩基をもとに構成されています。遺伝子情報を構成するDNAから、タンパク質が作られる時に必要となる物質です。DNA構造の2本鎖のうち一方から塩基配列を写し取ったRNAを鋳型にアミノ酸が結合していき、タンパク質を形成する働きが知られています。また、RNAには遺伝情報とタンパク質合成を繋ぐ働きの他に、染色体の安定化や遺伝子の発現調整など多様な機能があることもわかってきました。RNAが多様な機能を示すためにメチル化やアセチル化、プロセシングなど複雑な飾り付け(化学修飾)を受けることが明らかになっています。RNAの化学修飾は全ての生物で観察される現象で、その種類は150種以上にも及ぶことがわかっており、RNAの化学修飾を理解することは生命活動の普遍的なメカニズムの理解にも繋がると考えられています。

RNAのアセチル化を1塩基レベルで検出可能に

本研究ではRNA構成物質の一つであるシチジン(シトシン+リボース)のアセチル化により生じる「アセチル化シチジン(Ac4C)」と呼ばれる安定な化合物が生じることに注目しました。Ac4Cは私たち人間を含めるほとんどの生物細胞に含まれていますが、Ac4Cを効率よく定量的に解析する方法がありませんでした。本研究の成果により、RNAから転写したDNAをPCR法で増幅するなどして、Ac4Cを1塩基レベルで識別することが可能になりました。さらにこの手法を利用し、80度以上という高温の中でも生きられる超好熱菌古細菌は培養温度が高いほどAc4Cが多くなりRNA構造が安定することがわかりました。

難病の治療法にも期待

田岡准教授によると「次世代型の転写後修飾解析、質量分析、クライオ電子顕微鏡などを組み合わせれば、難病を引き起こす原因物質の構造が詳細に分かるようになり、診断や治療に貢献するだろう」と話しています。今後RNAの機能や構造がより詳しく理解されることで、ALSなどのRNAの代謝異常から起こるとされる難治性疾患の発症メカニズムや病態が明らかになり新規治療法の開発にも繋がると期待されます。ALSは進行性で致死的な難病です。脳から発せられた筋肉を動かす指令を筋肉に届けるための神経が障害され、その結果、筋肉を動かす指令が脳から筋肉に伝わらずに筋肉が弱っていきます。ALSを診断するための目印(マーカー)がまだ見つかっていないので診断に時間がかかってしまいます。

出典元
東京都立大学ニュース