ト ピ ック ス

卵子における不思議な遺伝子発現制御と小分子 RNA
九州大学生体防御医学研究所エピケツム学分野

山本 耕裕，佐々木裕之!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

はじめにRdRP を介さない内在性 siRNA の生合成経路

ヒトのゲノム DNA には３０億以上の塩基対がある．し一般に内在性 siRNA の生合成は，まず RdRP の作用かし，これほどたくさんの遺伝情報があるにも関わらず，に よ る１本 鎖 RNA か ら２本 鎖 RNA の 合 成，次 に２本タンパク質のアミノ酸配列を直接決める塩基対は２％未鎖 RNA の Dicer による切断というステップを踏む．し満にすぎない．それ以外の塩基配列は，ごくわずかな調かし先述した通り，哺乳類には RdRP が存在しない（ご節領域を除けば機能が不明であり，一見すると無駄ともく最近，ヒトの細胞で RdRP 活性を示す分子が報告され思われるジャンク（がらくた）DNA”とされてきた．

たが， 非常に特殊な RNA を基質とするらしい）
． では，

偽遺伝子

はこのジャンク DNA の代表で，もともとマウス卵母細胞はどのようにして２本鎖 RNA，ひいて遺伝子として働いていたが，進化の過程でタンパク質をは内在性 siRNA を作るのだろうか？

発見された内在作る機能を失ってしまった遺伝子の残骸である．ところ性 siRNA の特徴を詳細に解析したところ，siRNA の生が最近，当研究室を含む複数の研究チームから，マウス成機構には３つあることがわかった．１つ目は転写されの卵子形成過程において，偽遺伝子由来の小分子 RNAた RNA がそれ自身で２本鎖のステム構造を作るものによる遺伝子制御機構が存在することが示された（図 a），２つ目は全く別の領域から転写された相補的な［１，２］．この不思議な遺伝子発現制御について紹介すRNA が２本鎖を形成し siRNA をつくるもの（図 b），３る．

つ目は部分的に重なった両方向転写により２本鎖 RNAをつくるもの（図 c）であった．このように哺乳類の卵卵子における内在性 siRNA の発見

子では，RdRP を用いずとも，自然に形成される２本鎖RNA 干渉は植物から動物に至る多くの真核生物に共通して存在し，小分子 RNA を介した塩基配列特異的なmRNA の分解あるいは翻訳抑制により遺伝子発現を制御する現象である．このような機能をもつ小分子 RNA

RNA から内在性 siRNA を生成することが明らかになった．

偽遺伝子由来の siRNA による遺伝子制御

RNA

内在性 siRNA の由来を調べた結果，さらに驚くべき（siRNA），piwi interacting RNA（piRNA）などのクラスことが分かった．すなわち，多くの siRNA は偽遺伝子がある．これらのうち，siRNA はこれまで植物・酵母・から生成されていた．いくつかの例では，siRNA の前駆線虫で確認されていたが［３，４］，哺乳類にはみつかっ体となる２本鎖 RNA は偽遺伝子から転写されるアンチていなかった．また，哺乳類では siRNA の前駆体とな

セ ン ス RNA と 相 同 性 の あ る タ ン パ ク を コ ー ド す る

る２本鎖 RNA を合成する酵素 RNAには microRNA（miRNA），smallinterferingRNAmRNA とで形成されていた．さらに Dicer ノックアウトpolymerase（RdRP）がみつからないことから，内在性の結果から，siRNA が実際に相同な遺伝子の発現を抑制

siRNA の存在そのものに否定的な意見も強かった．一方していることも明らかになった（図）．このように，こで，マウス卵子に２本鎖 RNA をインジェクションする

れまでと，標的遺伝子の発現を抑制できること［５，６］から，子では重要な役割をもつことが明らかになった．

dependent

卵子において２本鎖 RNA 由来の siRNA が働きうると考えられた．そこで，マウス卵母細胞を大量に採取し，そがらくただと考えられていた偽遺伝子も，卵おわりにこから得た小分子 RNA を次世代シークエンサーにより哺乳類の生殖細胞で特異的に発現する小分子 RNA に網羅的に解析した．その結果，１００，０００を超える小分子は，siRNA の他に piRNA がある．piRNA はレトロトラ

RNA の配列が決定され，哺乳類での内在性 siRNA の存

ンスポゾンの抑制に関わることが明らかになっているが在が明らかになった［１，２］．

［７］，さまざまな遺伝子に対する配列を有する piRNA

日本生殖内分泌学会雑誌（2010）15 : 53-54

53

TOPICS

(a)

(b)

(c)

5’

5’

Dicer

図+Dicerに遺伝子発現制御を行っているかも知れない．今後，これら小分子 RNA の新たな役割が発見されることを期待する．
辞

本稿の執筆を薦めていただいた国立成育医療研究センター
研究所 緒方 勤先生に深謝いたします．

引用文献
１．Tam OH, Aravin AA, Stein P, Girard A, Murchison EP,Cheloufi S, Hodges E, Anger M, Sachidanandam R,Schultz RM, Hannon GJ（２００８）Pseudogene-derived smallinterfering RNAs regulate gene expression in mouse oocytes. Nature ４５３，５３４５- ３８．
２．Watanabe T, Totoki Y, Toyoda A, Kaneda M, KuramochiMiyagawa S, Obata Y, Chiba H, Kohara Y, Kono T,Nakano T, Surani M.A, Sakaki Y Sasaki H（２００８）Endogenous siRNAs from naturally formed dsRNAs regulate tran-545’Dicer

マウスの卵母細胞における内在性 siRNA の生合成経路と遺伝子発現制御（a）転写された RNA がそれ自身で２本鎖のステム構造をつくる経路，（b）全く別の領域から転写された RNA が２本鎖をつくる経路，（c）部分的に重なった両方向転写により２本鎖 RNA をつくる経路．
それぞれの経路によって生じた２本鎖 RNA が Dicer により切断され，siRNA が生成される．siRNA は標的 RNA の分解に働く．偽遺伝子は（a）と（b）の経路に関わる．

も多い．そのため，もしかすると内在性 siRNA と同様

謝

5’5’

日本生殖内分泌学会雑誌

Vol.15 2010

scripts in mouse oocytes. Nature ４５３，５３９５-４３．
３．Ruby JG, Jan C, Player C, Axtell MJ, Lee W, Nusbaum
C, Ge H, Bartel DP（２００６）Large-scale sequencing reveals
２１U-RNAs and additional microRNAs and endogenous
siRNAs in C. elegans. Cell １２７，１１９３１-２０７．
４．Vaucheret H（２００６）Post-transcriptional small RNA pathways
in plants : mechanisms and regulations. Genes Dev ２０，７５
９７-７
１．
５．Svoboda P, Stein P, Hayashi H, Schultz RM（２０００）Selective reduction of dormant maternal mRNAs in mouse oocytes by RNA interference. Development １２７，４１４７４- １５６．
６．Yan W, Ma L, Stein P, Pangas SA, Burns KH, Bai Y,
Schultz RM, Matzuk MM（２００５）Mice deficient in oocytespecific oligoadenylate synthetase-like protein OAS１D display reduced fertility. Mol Cell Biol ２５，４６１５４-６２４．
７．Kuramochi-Miyagawa S, Watanabe T, Gotoh K, Totoki Y,Toyoda A, Ikawa M, Asada N, Kojima K, Yamaguchi Y,Ijiri TW, Hata K, Li E, Matsuda Y, Kimura T, Okabe M,Sakaki Y, Sasaki H, Nakano T（２００８）DNA methylation ofretrotransposon genes is regulated by Piwi family members MILI and MIWI２ in murine fetal testes. Genes Dev
２２，９０８９-１７．