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KAGEYAMA YujiBiosignal Research CenterAssociate Professor
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■ Paper- ABSTRACT Long noncoding RNAs (lncRNAs) are abundantly transcribed in eukaryotes, but most of their physiological roles, especially in neural development, remain unclear due to limited in vivo studies. Here we show that Lobe‐less (LOL) lncRNA of Drosophila is expressed in developing neuronal cells and is required for the development of the mushroom body, a center of memory and learning in the insect brain. lol mutant flies exhibit defective morphology of the mushroom body and axon branch patterns, as well as misregulation of neurogenic genes. LOL RNA forms nuclear puncta and genetically interacts with Polycomb group genes in the regulation of homeotic genes. These findings demonstrate that this long ncRNA plays a critical role in the epigenetic control of neural circuit formation.Wiley, Dec. 2025, Genes to Cells, 31(1) (1), English[Refereed]Scientific journal
- There is growing evidence that peptides encoded by small open-reading frames (sORF or smORF) can fulfill various cellular functions and define a novel class regulatory molecules. To which extend transcripts encoding only smORF peptides compare with canonical protein-coding genes, yet remain poorly understood. In particular, little is known on whether and how smORF-encoding RNAs might need tightly regulated expression within a given tissue, at a given time during development. We addressed these questions through the analysis ofFrontiers Media SA, Aug. 2021, Frontiers in Genetics, 12, English
Drosophila polished rice (pri , a.k.a.tarsal less ormille pattes ), which encodes four smORF peptides (11–32 amino acids in length) required at several stages of development. Previous work has shown that the expression ofpri during epidermal development is regulated in the response to ecdysone, the major steroid hormone in insects. Here, we show thatpri transcription is strongly upregulated by ecdysone across a large panel of cell types, suggesting thatpri is a core component of ecdysone response. Althoughpri is produced as an intron-less short transcript (1.5 kb), genetic assays reveal that the developmental functions ofpri require an unexpectedly large array of enhancers (spanning over 50 kb), driving a variety of spatiotemporal patterns ofpri expression across developing tissues. Furthermore, we found that separatepri enhancers are directly activated by the ecdysone nuclear receptor (EcR) and display distinct regulatory modes between developmental tissues and/or stages. Alike major developmental genes, the expression ofpri in a given tissue often involves several enhancers driving apparently redundant (or shadow) expression, while individualpri enhancers can harbor pleiotropic functions across tissues. Taken together, these data reveal the broad role of Pri smORF peptides in ecdysone signaling and show that thecis- regulatory architecture of thepri gene contributes to shape distinct spatial and temporal patterns of ecdysone response throughout development.[Refereed]Scientific journal - Wiley, Mar. 2021, Genes to Cells, English[Refereed]Scientific journal
- Dec. 2018, Nature Communications, 9(1) (1), 5123, English, International magazine, Co-authored internationally[Refereed]Scientific journal
- Corresponding, Oct. 2014, Nature Cell Biology, 16(11) (11), 1035 - 1044, English, International magazine, Co-authored internationally[Refereed]Scientific journal
- Jan. 2013, Journal of Molecular Biology, 425(1) (1), 71 - 81, English, International magazine[Refereed]Scientific journal
- A substantial proportion of eukaryotic transcripts are considered to be noncoding RNAs because they contain only short open reading frames (sORFs). Recent findings suggest, however, that some sORFs encode small bioactive peptides. Here, we show that peptides of 11 to 32 amino acids encoded by the polished rice (.pri) sORF gene control epidermal differentiation in Drosophila by modifying the transcription factor Shavenbaby (Svb). Pri peptides trigger the amino-terminal truncation of the Svb protein, which converts Svb from a repressor to an activator. Our results demonstrate that during Drosophila embryogenesis, Pri sORF peptides provide a strict temporal control to the transcriptional program of epidermal morphogenesis.Jul. 2010, Science, 329(5989) (5989), 336 - 339, International magazine, Co-authored internationally[Refereed]Scientific journal
- Apr. 2008, International Journal of Molecular Medicine, 21(4) (4), 469 - 476, International magazineMLE activates transcription via the minimal transactivation domain in Drosophila[Refereed]Scientific journal
- Dec. 2007, Molecular and Cellular Biology, 27(24) (24), 8739 - 8747, International magazine[Refereed]Scientific journal
- Jun. 2007, Nature Cell Biology, 9(6) (6), 660 - 665, International magazine[Refereed]Scientific journal
- Dec. 2006, Tanpakushitsu kakusan koso. Protein, nucleic acid, enzyme, 51(16 Suppl) (16 Suppl), 2425 - 30, Japanese, Domestic magazine[Physiological roles of non-coding RNAs: lessons from model organisms].Scientific journal
- Corresponding, 2006, Genes and Genetic Systems, 81(2) (2), 129 - 134, Co-authored internationally[Refereed]Scientific journal
- Jan. 2006, Gene Expression Patterns, 6(2) (2), 201 - 205, International magazine[Refereed]Scientific journal
- Corresponding, Dec. 2005, Genes to Cells, 10(12) (12), 1163 - 1173, International magazine[Refereed]Scientific journal
- Corresponding, Oct. 2003, Gene Expression Patterns, 3(5) (5), 663 - 667, International magazine[Refereed]Scientific journal
- Apr. 2003, Molecular Cell, 11(4) (4), 977 - 986, International magazine, Co-authored internationally[Refereed]Scientific journal
- Jan. 2003, Journal of Biological Chemistry, 278(1) (1), 537 - 544, International magazine[Refereed]Scientific journal
- Lead, May 2001, EMBO Journal, 20(9) (9), 2236 - 2245, International magazine, Co-authored internationally[Refereed]Scientific journal
- Lead, 1997, Genes to Cells, 2(9) (9), 559 - 569, International magazineTemporal regulation of the mid-prepupal gene FTZ-F1: DHR3 early late gene product is one of the plural positive regulators[Refereed]Scientific journal
- 1996, Molecular and Cellular Biology, 16(11) (11), 6509 - 6515, International magazine[Refereed]Scientific journal
- Apr. 1995, Journal of Insect Physiology, 41(4) (4), 351 - 355, International magazine[Refereed]Scientific journal
- Athalia rosae (Hymenoptera) was previously shown to have two vitellins (L-Vn and S-Vn) and the two corresponding vitellogenins (L-Vg and S-Vg). A cDNA expression library was constructed from poly(A)+ RNA prepared from adult female fat body cells, and was screened for the vitellogenins by using antisera against the L- and S-Vn, respectively. Examinations of cloned cDNAs show that the vitellogenin gene is transcribed as a single unit, with the 5′-terminal site coding for the S-Vg and the 3′-terminal site for the L-Vg. Nucleotide sequence at the 5′-end suggests the presence of a 16 amino acid-long signal peptide. Deduced amino acid sequence following the signal peptide shows a complete match with up to the 28 N-terminal amino acid sequence determined on S-Vn. The S-L Vg boundary with deduced amino acid sequence matching with 6 N-terminal amino acid sequence determined on L-Vn is also detected. Northern blot hybridization analysis shows that the vitellogenin gene is expressed in the female fat body as a single 6.5 kb mRNA but not in the ovary, and not in the male fat body. Western blot analysis detects a large precursor polypeptide, reacting with the anti-L-Vn and S-Vn antisera, in the adult female fat body. © 1994.Lead, Jun. 1994, Insect Biochemistry and Molecular Biology, 24(6) (6), 599 - 605, International magazine[Refereed]Scientific journal
- Lead, (株)羊土社, Dec. 2015, 実験医学, 33(20) (20), 3274 - 3275, Japanese【ノンコーディングRNAテキストブック 最新の医学・創薬研究、方法論とマイルストーン論文200報】(第2章)長鎖ノンコーディングRNAのマイルストーン研究 転写制御IncRNA ショウジョウバエroX RNA ヒストン修飾酵素複合体と相互作用するRNAの発見Introduction commerce magazine
- Corresponding, (株)羊土社, Dec. 2015, 実験医学, 33(20) (20), 3306 - 3307, Japanese【ノンコーディングRNAテキストブック 最新の医学・創薬研究、方法論とマイルストーン論文200報】(第2章)長鎖ノンコーディングRNAのマイルストーン研究 その他のIncRNA関連トピック 小さなペプチドの発見から学ぶ事Introduction commerce magazine
- Last, Mar. 2014, Biochimica et Biophysica Acta - Gene Regulatory Mechanisms, 1839(3) (3), 215 - 222[Refereed]Introduction scientific journal
- 2014, 日本RNA学会年会要旨集, 16thLobe-less RNAはポリコーム複合体と相互作用し,ショウジョウバエにおけるキノコ体の形態形成を制御している
- Lead, (株)羊土社, May 2013, 実験医学増刊, 31(7) (7), 1143 - 1149, JapaneseRNAの機能的多様性 - mRNAとnon-coding RNAの境界点Introduction commerce magazine
- 2013, 日本分子生物学会年会プログラム・要旨集(Web), 36thLobe-less RNAはショウジョウバエキノコ体の形態形成を介して学習・記憶を制御している
- Lead, Nov. 2011, Biochimie, 93(11) (11), 1981 - 1986, English, International magazine[Refereed][Invited]Introduction scientific journal
- Last, (株)羊土社, Jul. 2011, 実験医学, 29(11) (11), 1702 - 1708, Japanese長鎖ncRNA研究のはじまりの終わり[Invited]Introduction commerce magazine
- Lead, 共立出版(株), Dec. 2008, Protein, nucleic acid and enzyme, 53(15) (15), 1950 - 1956, JapaneseCoding vs. non-coding: lessons from drosophilaIntroduction commerce magazine
- Last, Jun. 2008, Development Growth and Differentiation, 50(SUPPL. 1) (SUPPL. 1), 269 - 276, English, International magazine[Refereed][Invited]Introduction scientific journal
- Lead, (株)中外医学社, Mar. 2008, Clinical Neuroscience, 26(3) (3), 242 - 243, Japanese臨床に必要な神経薬理・化学 ポリシストロニックにコードされる短鎖ペプチド[Invited]Introduction other
- 共立出版, Jan. 2008, Protein, nucleic acid and enzyme, 53(1) (1), 20 - 27, JapaneseFunctions of small peptides encoded by short ORFsIntroduction commerce magazine
- Lead, 共立出版(株), Dec. 2006, 蛋白質・核酸・酵素, 51(16) (16), 2425 - 2430, Japanese【RNAと生命】non-coding RNA non-coding RNAの生理機能 モデル生物を用いた解析Introduction commerce magazine
- Lead, (株)メディカルドゥ, Jan. 2006, 遺伝子医学MOOK, (4) (4), 204 - 209, Japanese【RNAと創薬】未知なるRNAと創薬の地平 創薬科学におけるnon-coding RNAの可能性Introduction commerce magazine
- Lead, 共立出版, Dec. 2004, 蛋白質核酸酵素, 49(16) (16), 2529 - 2541, Japanesenon-coding RNAが支配するエピジェネティックな遺伝子発現制御機構 (特集 なぜ今non-coding RNAなのか?)Introduction commerce magazine
- Lead, (株)羊土社, Nov. 2004, 実験医学, 22(17) (17), 2495 - 2502, Japanese【躍進するRNA研究】RNAによる遺伝子発現調節 ゲノムとncRNA RNAに何ができるか? mRNA-like non-coding RNAの機能とその生理学的役割Introduction commerce magazine
- 01 Nov. 1999, Trends in Genetics, 15(11) (11), 454 - 458[Refereed]Introduction scientific journal
- 01 Dec. 1998, 日本分子生物学会年会プログラム・講演要旨集, 21, 416 - 416, JapaneseMechanism of transcriptional regulation of the FTZ-F1 gene in Drosophila melanogastor
- Jun. 1993, Genetica, 88(2-3) (2-3), 119 - 127[Refereed][Invited]Introduction scientific journal
- 3.7.1 ノンコーディングRNAの種類, 朝倉書店, Nov. 2020, Japanese, ISBN: 9784254171662動物の事典
- クバプロ, Dec. 2010, Japanese, ISBN: 9784878051135機能性RNAの分子生物学
- 羊土社, 2008, Japanese, ISBN: 9784897069258小分子RNAの解析からRNAiへの応用まで
- クバプロ, 2006機能性Non-coding RNA
- 羊土社, Oct. 2004, Japanese, ISBN: 4897064171RNAi実験プロトコール : より効果的な遺伝子の発現抑制を行うための最新テクニック
- 第13回さきがけ「RNAと生体機能」研究会, Jan. 2025, Japanese胚発生期の「変態」と細胞死Oral presentation
- 第47回分子生物学会年会, Nov. 2024, Japaneseエクジステロイドはショウジョウバエ背部閉塞における細胞死に必須であるPoster presentation
- 第14回日本ショウジョウバエ研究会, Sep. 2021, EnglishThe ecdysone-inducible gene polished rice temporally regulates Drosophila embryonic organogenesis.Oral presentation
- 第54回日本発生生物学会年会, Jun. 2021, Englishpolished rice regulates Drosophila organogenesis in an ecdysone-dependent manner.Poster presentation
- 第43回日本分子生物学会, Dec. 2020A temporal ecdysone signal mediated by polished rice modulates tracheal cell fate in Drosophila embryogenesis.Poster presentation
- 第53回日本発生生物学会, May 2020, EnglishA temporal ecdysone signal mediated by polished rice modulates cell fate decision in Drosophila tracheal development.Oral presentation
- 第42回日本分子生物学会年会, Dec. 2019Temporal ecdysone signaling mediated by polished rice decides the cell fates in Drosophila embryonic tracheal development.Poster presentation
- 第51回日本発生生物学会年会Ecdysone-inducible polished rice temporally regulates fate decision of tracheal tip cells in embryonic tracheal morphogenesis.Oral presentation
- 60th Annual Drosophila Research Conference, EnglishEcdysone-inducible polished rice gene temporally regulates fate decision of tracheal tip cells in embryonic tracheal morphogenesis.Poster presentation
- 第13回日本ショウジョウバエ研究会polished rice mediates a temporal ecdysone signal during embryogenesis and regulates fate decision of tip cells in tracheal dorsal branch development.Poster presentation
- 第20回日本RNA学会年会Lobe-less RNAはショウジョウバエの胚発生期において軸索走行制御に寄与する長鎖ノンコーディングRNAであるPoster presentation
- 第18回日本蛋白質科学会年会, Jun. 2018, Japaneseマイクロペプチドによるショウジョウバエ胚発生の制御[Invited]Invited oral presentation
- 第51回日本発生生物学会年会, Jun. 2018, EnglishA long noncoding RNA regulates Drosophila axon guidance during embryogenesis.Poster presentation
- KEY Forum 2018 “International Synposium on Stem Cell Traits and Developmental Systems”, Jan. 2018, English, Kumamoto University, Kumamoto, International conferencepolished rice mediates temporal ecdysone signal and is essential for coordinated development in the Drosophila tracheal system.Oral presentation
- 第40回日本分子生物学会年会, Dec. 2017, Japanese, 神戸, Domestic conferencepolished rice mediates temporal ecdysone signal and is essential for coordinated development in the Drosophila tracheal system.Poster presentation
- 第40回日本分子生物学会年会, Dec. 2017, Japanese, 神戸, Domestic conferenceLobe-less RNAは、胚発生期において神経母細胞に発現し、軸索走行制御を介した神経回路形成に寄与しているPoster presentation
- 第19回RNA学会年会, Jul. 2017, Japanese, 富山, Domestic conferenceLobe-less long noncoding RNA regulates expression of axon guidance molecules in Drosophila mushroom body development.Poster presentation
- 第50回発生生物学会年会, Jun. 2017, Japanese, 東京, Domestic conferenceLobe-less, a long noncoding RNA that regulates Drosophila mush- room body morphogenesis.Oral presentation
- 第50回発生生物学会年会, Jun. 2017, Japanese, 東京, Domestic conferencepolished rice is essential for tip cell specification and tubular fusion of dorsal branches in Drosophila tracheal system.Oral presentation
- The 22nd Annual Meeting of the RNA society, May 2017, English, Plague, International conferenceLobe-less, a long noncoding RNA that regulates Drosophila mushroom body morphogenesis.Poster presentation
- 第12回日本ショウジョウバエ研究会, Sep. 2016, English, 東京, Domestic conferenceScreening for modifier genes of polished rice gain-of-function phenotypes:Results of second and third chromosomes.Poster presentation
- 第12回日本ショウジョウバエ研究会, Sep. 2016, English, 東京, Domestic conferencepolished rice is essential for tip cell specification and tubular fusion of tracheal dorsal branchPoster presentation
- 第12回日本ショウジョウバエ研究会, Sep. 2016, English, 東京, Domestic conferenceLobe-less RNA is necessary for establishment of neural circuits in Drosophila mushroom bodyPoster presentation
- 21st Annual Conference of the RNA Society, Jun. 2016, English, Kyoto, International conferenceLobe-less RNA regulates axon guidance of mushroom body neurons in Drosophila and genetically interacts with PRC1 componentsPoster presentation
- 第38回日本分子生物学会年会, Dec. 2015, Japanese, 神戸, Domestic conference脳内神経回路形成と長鎖noncoding RNA:ショウジョウバエのキノコ体形成におけるLobe-less RNAの役割[Invited]Invited oral presentation
- 第38回日本分子生物学会年会, Dec. 2015, Japanese, 神戸, Domestic conference長鎖noncoding RNA Lobe-lessはショウジョウバエ中枢神経系においてキノコ体の軸索投射及び脳内回路形成に寄与しているPoster presentation
- 第23回山形分子生物学セミナー, Dec. 2015, Japanese, 山形, Domestic conferenceゲノムの舞台袖に控える役者たち:ノンコーディングRNAとマイクロペプチド[Invited]Invited oral presentation
- 第20回分生研シンポジウム, Oct. 2015, Japanese, 東京, Domestic conferencecoding vs noncoding[Invited]Invited oral presentation
- 第17回RNA学会年会, Jul. 2015, Japanese, 札幌, Domestic conferenceLobe-less RNA はショウジョウバエキノコ体の軸索走行制御を介して神経回路形成に寄与しているOral presentation
- jajRNA2014, Nov. 2014, English, Sydney, International conferenceThe function of long noncoding RNA in the central nervous system: Analysis of the lobe-less gene in DrosophilaPoster presentation
- The 16th Tokyo RNA Club, Nov. 2014, English, Tokyo, International conferenceLong noncoding RNA in the brain: Lobe-less RNA is essential for mushroom body morphogenesis in DrosophilaOral presentation
- jajRNA2014, Nov. 2014, English, Sydney, International conferenceLobe-less RNA is a new member of Polycomb group genes and essential for mushroom body morphogenesis in DrosophilaPoster presentation
- 第16回日本RNA学会年会, Jul. 2014, Japanese, 名古屋, Domestic conference長鎖ノンコーディングRNA の神経系における機能:ショウジョウバエlobe-less 変異体の細胞学的解析Poster presentation
- 第16回日本RNA学会年会, Jul. 2014, Japanese, 名古屋, Domestic conferenceLobe-less RNAはポリコーム複合体と相互作用し、ショウジョウバエにおけるキノコ体の形態形成を制御しているPoster presentation
- 第15回日本RNA学会年会55th Annual Drosophila Research Conference, Mar. 2014, English, San Diego (USA), International conferenceMRE32/Lobe-less RNA is essential for mushroom body morphogenesis in Drosophila.Oral presentation
- 第35回日本分子生物学会ワークショップ, Dec. 2013, Japanese, 神戸, Domestic conferenceショウジョウバエ成虫脳の形態形成と記憶・学習を制御する長鎖ノンコーディングRNAInvited oral presentation
- 第35回日本分子生物学会, Dec. 2013, Japanese, 神戸, Domestic conferenceLobe-less RNA はショウジョウバエキノコ体の形態形成を介して学習・記憶を制御しているOral presentation
- 2014 Riboclub Annual Meeting, Sep. 2013, English, Orford (Canada), International conferenceDrosophila Lobe-less RNA is essential for axon guidance in development of mushroom body neurons.Oral presentation
- 第15回日本RNA学会年会, Jul. 2013, English, 松山, Domestic conferenceMRE32/Lobe-less RNA is essential for mushroom body morphogenesis in Drosophila.Oral presentation
- 第46回日本発生生物学会年会, May 2013, Japanese, 松江, Domestic conferenceLobe-less RNA is essential for mushroom body morphogenesis in Drosophila.Oral presentation
- The 23rd CDB Meeting: Building multicellular systems from cellular cross-talk, Jan. 2013, English, Kobe, International conferenceMRE32 RNA is essential for mushroom body morphogenesis in Drosophila adult brain.Poster presentation
- 第10回日本ショウジョウバエ研究会, Oct. 2012, English, Kobe, Domestic conferencePhysiological roles of long non-coding RNA MRE32 in the central nervous system and wing development.Oral presentation
- 第14回日本RNA学会年会, Jul. 2012, English, 仙台, International conferencePhysiological roles of MRE32 RNA in Drosophila optic lobe and wing development.Oral presentation
- The 22nd CDB Meeting: RNA Sciences in Cell and Developmental Biology II, Jun. 2012, English, Kobe, International conferencePhysiological roles of MRE32 RNA in Drosophila optic lobe and wing development.Poster presentation
- 44回日本発生生物学会年会シンポジウム「Genetic Control of Morophogenesis」, May 2011, English, Domestic conferenceA small peptide gene polished rice is essential for trichome formation and metamorphosis in Drosophila.Invited oral presentation
■ Research Themes
- 日本学術振興会, 科学研究費助成事業, 基盤研究(C), 神戸大学, 01 Apr. 2023 - 31 Mar. 2026エクジステロイドによる器官形成制御機構動物の発生においては、時期特異的な遺伝子発現制御と空間特異的な遺伝子発現制御が重要であり、細胞種特異的な空間的制御はしばしば発生段階に応じた時期特異的な制御のもとに行われる。変態は時期特異的な発生制御の例であり、ショウジョウバエではエクジソンが変態の時期を決定していることがよく知られている。一方で、エクジソンのピークは胚発生中期にも存在し、エクジソン合成酵素の変異個体は適正な器官形成の進行が阻害され、形態的な異常あるいは発生の停止が起こることが報告されている。しかしながら、器官形成におけるエクジソンの欠損が細胞レベルでどのような影響を及ぼすのかについての知見はごく限られており、胚発生期の器官形成におけるエクジソンによる時期特異的な遺伝子発現制御の役割については不明な点が多く残されている。 本研究では、エクジソンが器官形成において果たす機能を明らかにすることを目的とする。今年度は背部閉塞をモデル系に用い、当該発生現象におけるエクジソン関連遺伝子の変異体の表現型を解析した。エクジソン生合成に関与する遺伝子であるspook(spo)およびエクジソン応答性遺伝子であるpolished rice(pri)の変異体の表現型を観察したところ、spo変異体では背側部に大きな開口部が残ったまま発生が停止しており、pri変異体においても一部の個体では開口部が完全には閉鎖していないことが明らかになった。背部閉塞の進行には開口部の羊漿膜細胞の細胞死が必要であることが知られているため、TUNEL法により羊漿膜におけるアポトーシスの検出を行ったところ、いずれの変異体の羊漿膜においても顕著なアポトーシスの抑制が見られた。これらの結果は、エクジソンが羊漿膜におけるDcp-1の活性化とアポトーシスの誘導に必要であり、背部閉塞の適正な進行を制御していることを強く示唆するものである。
- Japan Society for the Promotion of Science, Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area), Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area), Hokkaido University, 06 Nov. 2015 - 31 Mar. 2019Support activities to promote international collaboration to accomplish the research on noncoding RNA neo-taxonomyTo support active interaction with foreign researchers, three main activities including enhancement of international collaboration, travel support for visiting the foreign research institutes and invitation of prominent foreign scientists were promoted. The international collaboration using ncRNA knockout mice were particularly supported. Also the travel fee for short term stay of young researchers in the foreign research institutes were particularly supported. These activities linked to multiple international collaboration with the group members that eventually achieve publication of 34 research articles.
- Japan Society for the Promotion of Science, Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area), Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area), Kobe University, 10 Jul. 2014 - 31 Mar. 2019, Principal investigatorTranscriptome studies in eukaryotes have uncovered a large number of long noncoding RNAs (lncRNAs) in their genomes. Physiological and biochemical roles of these lncRNAs are enigmatic, and thereby comprehensive understandings of lncRNA function is far away from the goal. In current study, we chose Drosophila Lobe-less (LOL) RNA as a model, which is specifically expressed in proliferating neuroblasts during embryogenesis. Using various nerve cell specific cell markers, we found that the lol gene is essential for axon guidance of mushroom body neurons. Transcriptome analysis with a high-throughput sequencer showed that lol regulates many genes including neurogenesis- and axon-guidance specific genes in. We also found lol genetically interacts with Polycomb Group (Pc-G) genes, suggesting that lol functions as chromatin modifiers, consistent with its nuclear localization.Competitive research funding
- Japan Society for the Promotion of Science, Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B), Grant-in-Aid for Scientific Research (B), Kobe University, 01 Apr. 2012 - 31 Mar. 2015, Principal investigatorEukaryotic gemomes contain a proportional numer of "micropeptide" genes that encode small peptides in extremely short ORFs. Micropeptides are distinguished from canonical active peptide molecules, which are translated as a long precursor and secreted into extracellular spaces, and should therefore function in cytoplasm, although little is known about its molecular mechanisms. In this study, we focused on Drosophila polished rice gene that encode 11- and 32-aa micropeptides. We found that pri is specifically expressed in metamorphic stages and induced by ectopic application of ecdysone. Phenotypic analysis of hypomophic allies of the pri gene demonstrated that pri is essential for progress of metamorphosis and regulate ecdysone-dependent gene network.Competitive research funding
- Japan Society for the Promotion of Science, Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C), Grant-in-Aid for Scientific Research (C), Kobe University, 01 Apr. 2013 - 31 Mar. 2014昆虫や植物では10~数10アミノ酸残基のマイクロペプチドと呼ばれる小さいペプチドが個体発生や形態形成において重要な働きをしている事が知られているが、同様な機能を持ったマイクロペプチドが脊椎動物にも存在するかどうかは明らかになっていない。そこで、脊椎動物におけるマイクロペプチドの存在を明らかにするため、アフリカツメガエル卵抽出液よりマイクロペプチドを含むと思われる短鎖ペプチド群を単離する事を試みた。アフリカツメガエルの卵は、通常の動物組織や細胞と異なり、細胞質が非常に大きく遠心操作によって容易に素早く破砕できるので、大量の細胞質因子をタンパク質分解酵素による分解を最小限に抑えた状態で得る事ができるという利点がある。 アフリカツメガエル卵を遠心によって破砕して得た疎抽出液から超遠心法によって細胞質分画を調製し、さらに熱処理によって変性するタンパク質を除いた上澄を限外濾過膜で3分画(分子量10万以上、10万~1万、1万~3千)に分画したものを、SDS-ポリアクリルアミドゲル電気泳動により解析した。その結果、分子量3千~1万の分画に、クマシー染色や銀染色されるペプチドと思われる数多くのバンドを認めた。これらのペプチドバンドを質量分析機により解析した所、いくつかのペプチドは大きなタンパク質の分解産物であったが、その他のほとんどのペプチドは用意したmRNA配列情報(EST Database)からは同定できなかった。この理由としては、用意したEST Databaseが通常の100アミノ酸以上のオープンリーディングフレームを持つものであったことが考えられ、今後はより短いオープンリーディングフレームに対応するEST Databaseを用意する必要がある。また、さらに十分な量のペプチドを調製し、MS/MS解析により内部アミノ酸配列を明らかにしていく必要がある。Competitive research funding
- Japan Society for the Promotion of Science, Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area), Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area), The University of Tokyo, 23 Jul. 2009 - 31 Mar. 2014Functional machinery for non-coding RNAsH21~25年度の新学術領域研究「非コードRNA作用マシナリー」領域からは非コードRNA動作原理に関する優れた研究成果が多数生み出され、本領域はホームページや雑誌企画、ワークショップ、一般向けのプレスリリースなど、外部に対して積極的に情報を発信し、得られた研究成果を社会に還元するように努めてきた。これまで、当該分野で顕著な成果を上げている海外の研究者と共に国際シンポジウムを開催することで、国際的にもこの分野を牽引する日本の非コードRNA研究を世界に向けて発信してきた。平成26年度の本研究取りまとめにおいては、過去の実績を踏まえ、本領域の研究期間である5年間を通して得られた研究成果を取りまとめ、その全体像を当該学問領域のみならず、一般国民に分かりやすく還元すると共に情報の発信を継続することを目的として下記の計画を遂行した。 ①本分野をリードする著名な海外の研究者を第37回日本分子生物学会年会シンポジウムおよびワークショップに招聘するとともに、本領域主催の「非コードRNA作用マシナリー」をテーマとした国際シンポジウムの開催し、領域の研究成果を国内外に発信すると共に海外の研究者との情報交換を強化した。②領域の研究成果を広く社会・国民に発信するためのアウトリーチ活動の一環として、領域班員がRNA関連研究を伝える活動を地域の教育・研究機関で行った。③領域の研究成果や上記イベント等を広報するために、引き続きncrna.jpドメインを維持し、ホームページやブログを継続公開・更新した。④研究成果をわかりやすくまとめた成果報告書を作成し、本領域外の科学分野面にも広く配布した。 以上のように、本領域の研究成果を当該分野のみならず、広く一般国民に還元することができたと考える。
- Japan Society for the Promotion of Science, Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area), Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area), 23 Jul. 2009 - 31 Mar. 2014, Principal investigatorCurrent research project demonstrates biological importance of long noncoding RNA by genetic approaches using fruit flies and mice. Mutational studies showed that 1) high-molecular weight long noncoding RNA plays an impotent role in formation of neural circuits in the adult fly brain and 2) RNA binding protein hnRNP U, which carries both an RNA binding domain and a chromatin binding domain, is essential for localization of Xist RNA, an essential component in dosage compensation in mammals. In the course of study, we found that some of the putative long noncoding RNA include short ORFs that encodes extremely small peptides and those peptides, at least in some cases, regulate gene expression in transcriptional network.Competitive research funding
- Japan Society for the Promotion of Science, Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research, Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research, Kobe University, 2011 - 2012, Principal investigatorThe polished ricegene in Drosophilaencodes extremely small 11 or 32-aa long peptides (PRI peptides) that do not include any signal sequences, although genetic analysis have shown that prishows non-cell autonomous effects to neighboring cells. To elucidate molecular mechanisms underlying the non-cell autonomous signaling by the prigene, we tried to identify PRI peptides-associating proteins using cultured cells. Although we failed to raise specific antibody against PRI peptides, fusion peptides with molecular tags were effectively precipitated with anti-tag antibodies. We identified several proteins that are co-precipitated with PRI fusion peptides.Competitive research funding
- Japan Society for the Promotion of Science, Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B), Grant-in-Aid for Scientific Research (B), 2008 - 2011Functional Analysis of a peptide regulator in epidermal morphogenesispolished rice(pri) encodes extremely small 11 or 32 aa-long peptides that do notinclude any signatures of secretion signal peptide sequences, and therefore its gene products should be of novel type of bioactive molecules. To elucidate molecular mechanisms underlying pri function, we found prigenetically interacts with shavenbaby(svb). svbencodes a transcription factor and is hydrolysed and activated only in the presence of PRI peptides.
- JST戦略的創造研究推進制度(個人研究型) (個人研究推進事業:さきがけ研究21‐PRESTO), 2006 - 2009ショウジョウバエをモデル系としたmRNA型non-coding RNAの解析Competitive research funding
- Japan Society for the Promotion of Science, Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (C), Grant-in-Aid for Scientific Research (C), 2006 - 2007Functional analysis of a novel small peptide gene in Drosophila pattern formationDenticle is a special cuticle structure of larval epithelial cells in Drosophila, which is prepatterned by protrusion of embryonic epidermal cells. In previous studies, we have shown that the polished rice(pri) gene plays an important role in denticle formation. To elucidate molecular basis of pattern formation in Drosophila, we characterized the pri gene by a series of genetic experiments. pri transcript does not contains any ORFs longer than 49 aa, but five of ten short ORFs are evolutionarily conserved. Reporter assays using series of pri transgenes showed that the first four ORFs(11, 11, 11 and 32 aa), which share a common septamer motif LDPTGQ/TY, were independently translated from the full-length pri cDNA transgenes. When each of any four ORFs was introduced in pri mutants, the denticle phenotype was completely rescued. On the other hands, a control transgene containing frame-shift mutation did not show any effects on the phenotype. These results suggest that pri encode multiple small peptides polycistronically, which share redundant function during denticle formation. By time-lapse imaging analysis, we found that pri mutant shows evident defects of actin dynamics during denticle formation. In control embryos, intracellular localization of actin fibers prefigured cell protrusions in denticle cells, while pri mutants did not show any sign of the localized signal. We also found that pri is required for expression of several actin regulators controlled by transcriptional factor Shavenbaby(SVB), although expression of SVB itself is not affected by pri mutation, suggesting that pri is involved in transcriptional regulation by SVB protein. Taken together, we conclude that pri encodes multiple small peptides that regulate denticle formation via intercellular interaction. Taking account of the fact that eukaryotic genomes contain a number of short ORF genes, our results suggest that potent importance of small peptide genes in developmental events.Competitive research funding
- Japan Society for the Promotion of Science, Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas, Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas, Nara Institute of Science and Technology, 2005 - 2006ショウジョウバエ器官形成におけるmRNA様非翻訳RNAの機能これまでに同定した32個のmRNA様非翻訳RNA候補(MRE)が、実際に非翻訳RNA(ncRNA)であるかどうかを検証するため、前年度に引き続き、ノーザン解析による時期特異的発現パターンの解析および近傍のタンパク質遺伝子との発現パターンの比較による検証を行った。MREのうち、保存性の高いORFを持ち、短鎖ペプチドをコードしている可能性が高いことが判明した2個と、ncRNAであることがほぼ確定した4個を除いた26個のncRNA候補遺伝子のうち、7個はイントロンRNAの分解産物であり、6個は近傍のタンパク質遺伝子の5'あるいは3'UTRの一部であると推測された。他の13個については近傍のタンパク質遺伝子とは発現パターンが一致しなかったが、ncRNA遺伝子であるかどうかについてはさらなる検証が必要である。これらの結果は、ゲノムプロジェクトで用いられている網羅的な解析では効率よくncRNAを同定することは困難であり、個々のncRNA候補遺伝子の実験的検証が必要であることを強く示唆している。 ncRNAであることがほぼ確定した4個(MRE3,MRE16,MRE31,MRE32)について、その生理機能を明らかにするため、MRE32,MRE33の転写領域を完全に欠失した系統、およびMRE3転写量域の3'側4分の3を欠いた系統をそれぞれ作成し、その表現型を解析した。これらの系統は全て生存し、生体において必須な遺伝子ではないことが示唆されたが、MRE32の欠失変異系統は成虫への脱皮時期が顕著に遅れることが明らかとなり、発生のタイミングに関わる何らかのメカニズムに関与していることが示唆された。また、cDNAアレイを用いた遺伝子発現プロファイルの解析の結果、約145個の遺伝子が顕著な発現量の変化を見せることが明らかとなり、MRE32がこれらの遺伝子の発現制御に何らかの形で関与していることが考えられた。Competitive research funding
- Japan Society for the Promotion of Science, Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas, Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas, Nara Institute of Science and Technology, 2003 - 2004ショウジョウバエ高分子量機能性RNAの網羅的検索近年の研究から、哺乳類をはじめとした生物のゲノムには、予想をはるかに超える数のmRNA-like non-coding RNA遺伝子が存在することが強く示唆されている。これらRNAのほとんどが新規の分子であり、ゲノムの包括的理解のためにはその機能を明らかにすることが急務であると考えられる。本研究課題ではショウジョウバエをモデル系とし、1)ショウジョウバエゲノム中にいくつのmRNA-like non-coding RNA遺伝子が存在するのか、2)これらnon-coding RNA遺伝子の生体内の機能は何かを明らかにすることを目標とした。 1)全長の塩基配列が明らかにされている10,165のショウジョウバエcDNAを対象にin silicoスクリーニングを行い、287個の非翻訳RNA候補を見い出した。これらのうち、既知のタンパク質遺伝子の相同性が低く、かつ直近に遺伝子が存在しないものを選別し、136個のmRNA-like ncRNAを得た。これらncRNAを近縁種のゲノム配列と比較したところ、mRNA-like ncRNAの進化速度が非常に速いことが示唆された。 2)in situハイブリダイゼーション法により、136個のmRNA-like ncRNAのうち、126個について発現解析を行った。これらnon-coding RNAの約5分の1(32個)が胚発生期に発現しており、特に神経系において特異的に発現するものが多く見られた(18個)。これらの組織特異的なnon-coding RNAについて、RNAiによる機能阻害を行ったところ、2個について特定の表現型が得られた。これら遺伝子の表現型の詳細については現在解析を進めているところである。Competitive research funding
- Japan Society for the Promotion of Science, Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Young Scientists (B), Grant-in-Aid for Young Scientists (B), Nara Institute of Science and Technology, 2002 - 2003染色体上を伝播する活性化クロマチンの可視化とその分子機構クロマチン構造の活性化(脱凝縮)においては、ときに数Mbpにおよぶ広大なゲノム領域が同時に制御されることが知られている。本研究ではこのような広範囲のクロマチン構造の活性化機構を解明するため、ショウジョウバエの遺伝子量補正をモデル系として、1)X染色体における活性化クロマチン領域の細胞学的挙動の可視化、および2)X染色体特異的なクロマチンリモデリング因子であるMSL complexの標的遺伝子への結合に関与する遺伝子の同定を研究課題とし、以下の成果を得た。 1)活性化クロマチン状態の分子マーカーとして、MSL complexのサブユニットの一つであるMSL-2とGFPとの融合タンパク質を用い、この融合タンパク質が確かにX染色体特異的に結合し、もうひとつの活性化クロマチンマーカーであるH4Ac16と共局在することを示した。またMSL-2の過剰発現系を用いた実験から、MSL complexおよびH4Ac16のX染色体における局在化が胚発生期に確立すること、それ以降の発生段階ではクロマチンの活性化を誘導することができないことを明らかにした。 2)これまでの研究でroX1遺伝子中にMSL complexの標的配列が存在することが研究代表者らによって明らかにされていたが、これ以外にroX2遺伝子中にもMSL complexの標的配列が存在し、この配列を含む領域がDNase I感受性部位であることを示した。また、この領域中に突然変異を導入することにより、GAGAGの繰り返しを含む複数のモチーフがMSL complexの認識に心要であることを明らかにした。
- Japan Society for the Promotion of Science, Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas, Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas, Nara Institute of Science and Technology, 2002 - 2002ショウジョウバエMSL複合体の核内局在化機構ショウジョウバエMSL complexはroX1およびroX2とよばれるnon-coding RNAを含むリボ核タンパク質(RNP)複合体であり、X染色体特異的なクロマチンリモデリング因子である。X染色体という広大なゲノム領域をRNP複合体がいかにして認識するか、その分子メカニズムを解析し、以下の結果を得た。 1)MSL complex結合配列の同定 研究代表者が以前に同定した約200bpのMSL複合体の一次標的領域のうち、GAGAの繰り返しを含む配列がMSL complexの認識において重要であることをtransgenic flyを用いた実験により示した。また、同様な配列がroX2遺伝子上に存在することを明らかにした。近縁種のroX1およびroX2を単離し塩基配列を比較したところ、上記の配列が進化的に保存されていることが明らかとなった。 2)転写依存的なMSL complex一次標的配列の同定 構成的な活性を持つHsp83プロモーター存在下でのみMSL complexと結合する領域が、roX1ゲノム断片中にあることを見いだした。プロモーター存在下でのみおこるMSL complexの結合は、Hsp83-anitsense-roX1トランスジェニック系統では見られないことから、転写産物の配列に依存しないことが示唆された。現在この新たなMSL complexの結合領域をさらに狭い領域に同定するため、transgenic flyを用いた解析が進行中である。
