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RNA研究プロジェクト(ネオ・セントラルドグマ プロジェクト)
Last Update : 2017-10-21 [ 開始年度:2006年度 ]
研究代表者: 金井 昭夫 Akio Kanai
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環境情報学部教授
政策・メディア研究科委員
共同研究者: 曽我(佐藤) 朝子 (慶應義塾大学先端生命科学研究所)
猪瀬 礼璃菜 (慶應義塾大学先端生命科学研究所)

関連Web Site: http://k-ris.keio.ac.jp/Profiles/70/0006999/profile.html
連絡先: akio at sfc.keio.ac.jp
Tel: 0235-29-0524
Fax: 0235-29-0525

研究概要: research picture 遺伝情報の流れとしてDNA→RNA→蛋白質(セントラルドグマ)が提唱されたのは60年も前のことである。この考え方は基本軸として揺るがないものであろうが、1970-80年代における、逆転写酵素や酵素活性を有したRNA (リボザイム)の発見等で、その修正を要求されてきた。また、21世紀になってから極めて沢山のNon-coding RNAが発見されたことで、セントラルドグマにおけるRNA分子そのものの働きが無視できない状況になってきた。本プロジェクトでは、遺伝子制御に関わる機能性RNAやRNA結合蛋白質およびRNA関連酵素に焦点をあて、RNAレベルで制御される新しいメカニズムの解明を目的とする。またこの研究を通して、遺伝情報制御および成立過程に関わる分子進化的な考察を行う。

研究内容:
(1) RNA関連酵素(RNA分解酵素、連結酵素等)の同定と生化学的な性状解析
(2) 機能性RNAの分子進化
(3) 人工低分子RNAの探索と機能解析
(4) RNAプロセシング、翻訳の分子生物学
(5) マイクロRNAとその制御機構の進化解析
(6) 遺伝暗号の進化解析、新しい進化理論の提唱
(7) 細胞分化、発生、老化現象の分子生物学

学部や大学院学生の教育について:
 RNA研究プロジェクトが目指すのは考えられる人材の創出です。これを学生時代にきちんと学ぶ必要があります。極端な言い方をすれば、実験技術は、正確に習得出来さえすれば、どこで誰から学んでも問題ではありません。大切なのは、何を研究するのか、困った時にどうするか、どう展開していくのかということをきちんと考えられるようになることです。RNA研究グループ内では、学生の各々のテーマを通して、他のグループの大学院生ならば、私の大学院の授業である「先端分子細胞生物学」の演習を通して、このことに言及したいと思っています。実際、私のグループで大腸菌RNAの基礎研究を行った学生が、企業では、がんの研究に従事していたりします。また、アカデミアで応用の研究に従事している者もいます。すなわち、学生時代のテーマに縛られずに研究を展開していけるようにすることが重要であると判断しています。



期待される成果: 基礎研究としての遺伝情報の制御系の理解、その成り立ちに関する知見の提供を目指す。 これらの研究成果は、例えば、遺伝子を対象とした医療、抗ウイルス治療などにおいて、 将来的に不可欠な基盤情報となり得る。また、合成生物学における遺伝子制御基本ユニッ トを定義するため貢献すると考えられる。遺伝情報の制御系やその進化を直接に解析する ことは、ひいては、「生命とはなんであろうか?」という問いに答えの一部を出すための 基盤研究たりえると考えている。
これまでの研究成果、
技術・製品等:
代表的な原著論文:
(1) Noro, E., Mori, M., Makino, G., Takai, Y., Ohnuma, S., Sato, A., Tomita, M., Nakahigashi, K. and Kanai, A. (2017) Systematic characterization of artificial small RNA-mediated inhibition of Escherichia coli growth. RNA Biology 14(2): 206-218.

(2) Hamashima, K., Tomita, M. and Kanai, A. (2016) Expansion of non-canonical V-arm-containing tRNAs in eukaryotes. Molecular Biology and Evolution 33(2): 530-540.

(3) Ikeda, T. K., Hirose, Y., Hiraoka, K., Noro, E., Fujishima, K., Tomita, M. and Kanai, A. (2015) Identification, expression, and molecular evolution of microRNAs in the “living fossil” Triops cancriformis (tadpole shrimp). RNA 21(2): 230-242.

(4) Matsui, M., Tomita, M. and Kanai, A. (2013) Comprehensive computational analysis of bacterial CRP/FNR superfamily and its target motifs reveals stepwise evolution of transcriptional networks. Genome Biology and Evolution 5(2): 267-282.

(5) Hamashima, K., Fujishima, K., Masuda, T., Sugahara, J., Tomita, M. and Kanai, A. (2012) Nematode-specific tRNAs that decode an alternative genetic code for leucine. Nucleic Acids Research 40(8): 3653-3662.

(6) Fujishima, K., Sugahara, J., Miller, CS., Baker BJ., Di Giulio, M., Takesue, K., Sato, A., Tomita, M., Banfield, JF. and Kanai, A. (2011) A novel three-unit tRNA splicing endonuclease found in ultrasmall archaea possesses broad substrate specificity. Nucleic Acids Research 39(22): 9695-9704.

(7) Sato, A., Soga, T., Igarashi, K., Takesue, K., Tomita, M. and Kanai, A. (2011) GTP-dependent RNA 3’-terminal phosphate cyclase from the hyperthermophilic archaeon Pyrococcus furiosus. Genes to Cells 16: 1190-1199.

(8) Shinhara, A., Matsui, M., Hiraoka, K., Nomura, W., Hirano, R., Nakahigashi, K., Tomita, M., Mori, H. and Kanai, A. (2011) Deep sequencing reveals as-yet-undiscovered small RNAs in Escherichia coli. BMC Genomics 12: 428.

(9) Fujishima, K., Sugahara, J., Tomita, M. and Kanai, A. (2010) Large-scale tRNA intron transposition in the archaeal order Thermoproteales represents a novel mechanism of intron gain. Molecular Biology and Evolution 27(10): 2233-2243.

(10) Fujishima, K., Sugahara, J., Kikuta, K., Hirano, R., Sato, A., Tomita, M. and Kanai, A. (2009) Tri-split tRNA is a transfer RNA made from 3 transcripts that provides insight into the evolution of fragmented tRNAs in archaea. Proceedings of the National Academy of Sciences U. S. A. 106(8): 2683-2687.

(11) Kanai, A., Sato, A., Fukuda, Y. Okada, K., Matsuda, T., Sakamoto, T., Muto, Y., Yokoyama, S., Kawai, G. and Tomita, M. (2009) Characterization of a heat-stable enzyme possessing GTP-dependent RNA ligase activity from a hyperthermophilic archaeon, Pyrococcus furiosus. RNA 15(3): 420-431.

(12) Sugahara, J., Kikuta, K., Fujishima, K., Yachie, N., Tomita, M. and Kanai, A. (2008) Comprehensive analysis of archaeal tRNA reveals rapid increase of tRNA introns in the order Thermoproteales. Molecular Biology and Evolution 25(12): 2709-2716.

詳細:
http://k-ris.keio.ac.jp/Profiles/70/0006999/theses1.html



参考文献:
(1) 金井昭夫 (2017) アーキアのnon-coding RNA(アーキア生物学 日本Archaea研究会 監修、石野良純・跡見晴幸 編著)pp. 159-168 共立出版

(2) 金井昭夫 (2016) ncRNAの種特異性と進化 (DOJIN BIOSCIENCEシリーズ ノンコーディングRNA --- RNA分子の全体像を俯瞰する 廣瀬哲郎・泊幸秀 共編)pp. 156-166 化学同人

(3) 金井昭夫 (2015) 21世紀の生命科学におけるRNA研究のインパクト (Impact of RNA Biology on Life Science in the 21st century) 特集『世界を救え〜SFCバイオの挑戦』 黒田裕樹、内藤泰宏、佐野ひとみ 共編 SFC Journal Vol.15, No.1, pp. 204-221 慶應義塾大学湘南藤沢学会

(4) Fujishima, K. and Kanai, A. (2014) tRNA gene diversity in the three domains of life. Frontiers in Genetics 5: 142. Review

(5) 浜島聖文、金井昭夫 (2014) 普遍遺伝暗号表に従わないtRNA 生化学 Vol.86, No.4, pp. 483-488 日本生化学会

(6) Kanai, A. (2013) Molecular evolution of disrupted transfer RNA genes and their introns in archaea. in “Evolutionary Biology: Exobiology and Evolutionary Mechanisms” Springer-Verlag Berlin Heidelberg, Germany. pp. 181-193. Review

(7) 金井昭夫 (2013) Chapter 14 機能性RNA(ベーシックマスター分子生物学 改訂2版 東中川徹、大山隆、清水光弘 共編)pp. 333-348(株)オーム社

(8) Watanabe, Y. and Kanai, A. (2011) Systems biology reveals microRNA-mediated gene regulation. Frontiers in Genetics 2: 29. Review

(9) 金井昭夫 (2011) ウイルス、ファージ、トランスポゾンと機能性低分子RNA ウイルス Vol. 61, No. 1 pp. 25-34. 日本ウイルス学会

(10) 金井昭夫 (2011) ウイルス感染とmicroRNA ファルマシア Vol.47, No.2 pp. 125-129(社)日本薬学会

(11) 藤島皓介、菅原潤一、金井昭夫 (2010) Tri-split tRNA: 超好酸好熱性アーキアから発見された3つの遺伝子に分断されたtRNA 生化学 Vol.82 No.7 pp. 606-612 (社)日本生化学会

(12) 金井昭夫 (2008) 機能性RNA研究における生命情報科学の重要性を再考する 日本化学会情報化学部会誌「CICSJ Bulletin」Vol. 26, No. 3 pp. 57-61

(13) 河合剛太、金井昭夫 編集 (2006) 「機能性Non-coding RNA」単行本 グバプロ

主な参加学会: 国際RNA学会、日本分子生物学会
キーワード: 1.分子生物学/2.Non-coding RNA/3.マイクロRNA/4.転移RNA (tRNA)/5.RNA結合蛋白質
関連プロジェクト: 先端生命科学研究所


関連研究紹介: 「金井 昭夫」研究プロジェクト
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