| Project Area | Chrono-proteinology: principle and design for protein timers |
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| Project/Area Number |
21H05130
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (III)
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan Institute of Medical Science |
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Principal Investigator |
吉種 光 公益財団法人東京都医学総合研究所, 基礎医科学研究分野, 副参事研究員 (70569920)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
深田 吉孝 公益財団法人東京都医学総合研究所, 基礎医科学研究分野, 研究員 (80165258)
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| Project Period (FY) |
2021-08-23 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥35,490,000 (Direct Cost: ¥27,300,000、Indirect Cost: ¥8,190,000)
Fiscal Year 2023: ¥11,830,000 (Direct Cost: ¥9,100,000、Indirect Cost: ¥2,730,000)
Fiscal Year 2022: ¥11,830,000 (Direct Cost: ¥9,100,000、Indirect Cost: ¥2,730,000)
Fiscal Year 2021: ¥11,830,000 (Direct Cost: ¥9,100,000、Indirect Cost: ¥2,730,000)
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| Keywords | 生化学 / 質量分析 / リン酸化 / ユビキチン化 / タンパク質 / 概日時計 / 翻訳後修飾 |
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| Outline of Research at the Start |
24時間周期の自律振動メカニズムとして転写フィードバック制御の重要性が提唱されてきたが、これらは真の時計振動体からの機能出力リズムの一つにすぎないのではないだろうか。本領域では、分子間相互作用・翻訳後修飾・酵素活性・立体構造変化などのタンパク質ダイナミクスに着目し、真核生物において核がなくても(転写リズムがない状態において) 約24時間周期で自律的に振動するタンパク質振動子を同定する。本研究計画においては、時計タンパク質の相互作用リズムや翻訳後修飾の状態リズムを「コード」として捉えることにより、「時」を生み出すタンパク質の分子特性に迫る。
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| Outline of Annual Research Achievements |
24時間周期の自律振動メカニズムとして転写フィードバック制御の重要性が提唱されてきたが、これらは真の時計振動体からの機能出力リズムの一つにすぎないのではないだろうか。本領域では、分子間相互作用・翻訳後修飾・酵素活性・立体構造変化などのタンパク質ダイナミクスに着目し、真核生物において核がなくても(転写リズムがない状態において) 約24時間周期で自律的に振動するタンパク質振動子の同定を目指している。本研究計画においては、生化学と質量分析装置を駆使して時計タンパク質の相互作用リズムや翻訳後修飾の状態リズムを「コード」として捉えることにより、「時」を生み出すタンパク質の分子特性に迫ることを目標とした。初年度に同定した時計タンパク質の相互作用リズムと翻訳後修飾のリズムに着目し、培養細胞レベルでその制御メカニズムと機能を評価した。具体的には、培養細胞に発現させた時計タンパク質の相互作用や翻訳後修飾の状態を、まるでマウスにおける昼のような状態や夜のような状態に制御できる条件を見出した。これは哺乳類概日時計の再構成に向けた極めて重要な一歩である。さらにこれら条件の精査から、重要なリン酸化酵素の同定と温度補償性の理解に繋がり得る新事実を見出した。これら実験の過程で新規時計関連分子を同定し、これが概日時計の分子メカニズムにおいて重要な役割を果たす可能性を見出した。これらの研究を継続することにより転写に依らない24時間のカウントメカニズムに繋げていきたい。さらに、領域メンバーと協力して、 カサノリなどさまざまな生物種を実験材料に利用し、哺乳類で培ったノウハウを最大限活用して生化学的な解析を展開し、非モデル生物を用いて最先端の科学技術が利用可能な状態になるよう条件検討を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
哺乳類を実験材料とした研究に加えて、領域メンバーとの融合に基づく共同研究の両輪が研究計画書に記載した通りに順調に進捗している。これに加えて、既知の時計タンパク質と相互作用し、これら時計タンパク質の機能を制御する新規時計関連分子を同定することに成功した。この成果は当初計画にはなかったが、当初計画を進める上で得られたデータから偶然の発見に至った。最終年度にはこの想定外の発見をさらに拡張し、大きな成果へと繋げたい。
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| Strategy for Future Research Activity |
24時間周期の自律振動メカニズムとして転写フィードバック制御の重要性が提唱されてきたが、これらは真の時計振動体からの機能出力リズムの一つにすぎないのではないだろうか。本領域では、分子間相互作用・翻訳後修飾・酵素活性・立体構造変化などのタンパク質ダイナミクスに着目し、真核生物において核がなくても(転写リズムがない状態において) 約24時間周期で自律的に振動するタンパク質振動子の同定を目指している。本研究計画においては、生化学と質量分析装置を駆使して時計タンパク質の相互作用リズムや翻訳後修飾の状態リズムを「コード」として捉えることにより、「時」を生み出すタンパク質の分子特性に迫ることを目標としている。
初年度には、哺乳類を実験材料として時計タンパク質の相互作用リズムや翻訳後修飾のリズムを記述し、本年度にはその制御メカニズムに迫ることができた。最終年度には、この当初計画を予定通り展開することに加えて、新たに同定した新規時計関連分子の機能評価を行う。また、領域メンバーとも協力してこれまで哺乳類を実験材料として展開してきた研究を他の生物種にも展開する。
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