RNA修飾代謝による生体防御機構を解明 ~有害な修飾ヌクレオシドから体を守る仕組み~

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2025-08-21 東北大学

東北大学を中心とする国際共同研究チームは、RNA修飾代謝による新たな生体防御機構を発見しました。研究では、RNA分解後に生じる修飾ヌクレオシドのうち、m6A、m6,6A、i6Aが細胞毒性を持つことを確認。その毒性は酵素ADKとADALが協働して無毒なIMPへ変換する代謝経路により解消されることが明らかになりました。この仕組みは進化的に保存され、哺乳類では糖代謝・脂質代謝と密接に関係することも判明。代謝経路が破綻すると修飾ヌクレオシドや中間産物が蓄積し、代謝異常やリソソーム機能不全を引き起こすことが毒性の原因であると解明されました。本研究で同定された酵素の一部は既にヒト疾患と関連が報告されており、今後、疾患発症メカニズムの解明や新たな治療法開発に繋がることが期待されます。本成果は2025年8月20日、科学誌「Cell」に掲載されました。

RNA修飾代謝による生体防御機構を解明 ~有害な修飾ヌクレオシドから体を守る仕組み~

<関連情報>

アデノシンキナーゼとADALは、代謝を保護するために修飾されたアデノシンの解毒を協調して行う Adenosine kinase and ADAL coordinate detoxification of modified adenosines to safeguard metabolism

Akiko Ogawa ∙ Satoshi Watanabe ∙ Iuliia Ozerova ∙ … ∙ Shinichiro Sawa ∙ Kenji Inaba ∙ Fan-Yan Wei
Cell  Published:August 20, 2025
DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.07.041

Highlights

  • m6A, m6,6A, and i6A are toxic nucleosides metabolized by ADK and ADAL into IMP
  • ADK deficiency drives lethal accumulation of m6A, m6,6A, and i6A in mice
  • m6AMP, m6,6AMP, and i6AMP buildup by ADAL inhibits AMPK, impairing glucose tolerance
  • Modified adenosines disrupt lysosomes, linking toxicity with lipid dysregulation

Summary

RNA contains diverse post-transcriptional modifications, and its catabolic breakdown yields numerous modified nucleosides requiring correct processing, but the mechanisms remain unknown. Here, we demonstrate that three RNA-derived modified adenosines, N6-methyladenosine (m6A), N6,N6-dimethyladenosine (m6,6A), and N6-isopentenyladenosine (i6A), are sequentially metabolized into inosine monophosphate (IMP) to mitigate their intrinsic cytotoxicity. After phosphorylation by adenosine kinase (ADK), they undergo deamination by adenosine deaminase-like (ADAL). In Adal knockout mice, N6-modified adenosine monophosphates (AMPs) accumulate and allosterically inhibit AMP-activated protein kinase (AMPK), dysregulating glucose metabolism. Furthermore, ADK deficiency, linked to human inherited disorders of purine metabolism, elevates levels of the three modified adenosines, resulting in early lethality in mice. Mechanistically, excessive m6A, m6,6A, and i6A impair lysosomal function by interfering with lysosomal membrane proteins, thereby disrupting lipid metabolism and causing cellular toxicity. Through this nucleotide metabolism pathway and mechanism, cells detoxify modified adenosines, linking modified RNA metabolism to human disease.

医療・健康
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