学位の種別: 課程博士審査委員会委員 : (主査)東京大学教授 鈴木 勉, 東京大学教授 長棟 輝行, 東京大学教授 岡本 晃充, 東京大学大阪大学教授 河原 行郎, 横浜市立大学講師 山下 暁朗University of Tokyo(東京大学

Okada Shunpei

岡田 俊平

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審	 査	 の	 結	 果	 の	 要	 旨 
 
 
 
 
氏	 	 名	 	 岡	 田	 俊	 平 
	      
	 本研究は RNA の転写後修飾の一つである A-to-I RNA エディティングがヒト
mRNA 3’非翻訳領域(3’ UTR)において集積する分子機構の解明や遺伝子発現に
与える影響の解析を行ったものである。 
	 ゲノムから転写された mRNA は成熟 mRNA へのプロセシング過程で遺伝子
発現制御に関わる様々な塩基修飾を受ける。A-to-I RNA エディティングは後生
動物に広く見られる転写後修飾の一つで Adenosine Deaminase Acting on 
RNA (ADAR)と呼ばれる修飾酵素により二本鎖 RNA 領域内のアデノシン(A)が
脱アミノ化され、グアノシン(G)と化学構造が類似したイノシン(I)へと修飾され
る反応である。当研究室による RNA エディティング部位の網羅的探索の結果、
ヒト成人脳 RNA 内に約 30,000 箇所の大量のイノシン化部位が同定され、その
大半は short interspersed nuclear element (SINE)の一種であり、約 300 塩基
長の Alu 反復配列上にクラスターとして見出されることが判明した。Alu 反復
配列はしばしば、mRNA の 3’UTR にセンス方向や、アンチセンス方向で挿入さ
れており、これらが互いに塩基対合を形成することで、Alu配列ペアによる長い
二本鎖構造が形成される。この長い二本鎖構造がしばしば ADAR の標的となり、
RNA エディティングを受けてイノシン化部位が集積すると考えられている。し
かし、その詳細なメカニズムや機能的側面についてはほとんど明らかにされて
いない。そこで論文提出者は 3’UTR におけるイノシンクラスター形成メカニズ
ムの解明と機能解析を目的に据えて研究を行っている。 
	 まず本論第一章では RNA エディティング部位を細胞内での RNA 二次構造形
成の痕跡と捉えることで mRNA 1 分子レベルの RNA エディティングパターン
の形成と RNA 二次構造の関連について解析を行っている。題材としてヒト培養
細胞で高頻度の RNA エディティングが観察される FOXRED2 3’UTR のイノシ
ンクラスターを選んだ。この遺伝子の 3’UTR には、2 つのセンス鎖方向の Alu
配列 (Alu1, Alu2)と１つのアンチセンス鎖報告の Alu配列(Alu3)を含み、これ
らの配列上に高頻度でイノシンクラスターが形成されている。mRNA 1 分子ご
との RNA エディティングパターンを解析すると興味深いことに、アンチセンス
鎖の Alu配列が 1 つのみであるにも関わらず、2 つのセンス鎖の Alu配列上に
同時にイノシンクラスターを有するパターンが大部分を占めていることが判明
した。さらにこのパターンを生成する RNA の二次構造の解析を行った結果、
Alu1-Alu2 ペア、もしくは Alu2-Alu3 ペアで塩基対合した 2 通りの RNA 二次
構造が相互に組替わりながら動的に構造変化する可能性を示唆する結果を得た。 
	 次に、第二章では二本鎖 RNA の動的構造変化を促進する因子の探索を行った。
論文提出者は二本鎖 RNA を一本鎖 RNA に解く活性(unwinding 活性)を有する
RNA ヘリケースの関与を予測した。FOXRED2 3’UTR の RNA エディティング
の責任酵素は ADAR1 であることを確認しているため、ADAR1 と核内における
相互作用が報告されている UPF1 と RHA の 2 つの核内 RNA ヘリケースを候補
に挙げ、解析を行った。各々の遺伝子をノックダウンした際に mRNA 1 分子ご
との RNA エディティングパターンを解析した結果、二本鎖 RNA の組替えを示
す Alu1,と Alu2 に同時にイノシンクラスターが形成されるパターンの割合の減
少が観察された。以上の結果は核内 RNA ヘリケースである UPF1 と RHA が二
本鎖 RNA の動的な構造変化の促進に関与することを示唆している。 
	 第三章では RNA エディティング形成時における UPF1 の unwinding 活性の
関与を生化学的な手法を用いて調べている。モデル基質二本鎖 RNA を用いた in 
vitro での ADAR1 による RNA エディティング反応中に UPF1 を添加すると
ATP 依存的に RNA エディティングの阻害が観察され、その際に二本鎖 RNA が
一本鎖 RNA へ解かれていることを確認した。この結果は FOXRED2 3’UTR に
おいても UPF1 が unwinding 活性を用いて二本鎖 RNA の構造変化を促し、イ
ノシン化部位形成を制御している可能性が示唆される。 
	 最後に第四章では 3’UTRにおけるRNAエディティングがmRNAの翻訳抑制
に関わる miRNA のターゲット配列認識に与える影響を情報科学的手法により
予測している。その結果、約 12,000 ペアの miRNA-ターゲット配列間の塩基対
合が RNA エディティングによって制御される可能性があることを示された。
3’UTR における RNA エディティングは遺伝子発現に大きな影響を及ぼすこと
が示唆される。また予測された候補は FOXRED2 3’UTR のイノシンクラスター
内にも存在したため、UPF1 や RHA によるイノシンクラスター形成の制御の機
能について考察を加えている。 
	 以上の成果から論文提出者は核内 RNA ヘリケースが二本鎖 RNA の動的な構
造変化を促進し、A-to-I RNA エディティングのパターン形成を制御するという
新しい概念を提示した。 
以上の研究は論文提出者が主体となって行ったもので、論文提出者の寄与が
十分であると判断する。よって本論文は博士（工学）の学位請求論文として合
格と認められる。 
	  


核内RNAヘリケースによるA-to-I RNAエディティングの制御機構

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核内RNAヘリケースによるA-to-I RNAエディティングの制御機構

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