Biological significance of "super-IDP" beyond species

• Project/Area Number: 19J30003
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Review Section: Basic Section 43010:Molecular biology-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 坪山 幸太郎 東京大学, 定量生命科学研究所, 特別研究員(CPD)
• Project Period (FY): 2019-04-25 – 2024-03-31
• Project Status: Declined (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2019: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: 天然変性タンパク質 / Heroタンパク質 / タンパク質の凝集 / 神経変性疾患

Outline of Research at the Start

タンパク質は一般に熱によって、固まる性質を持ちます。しかし、この原則には例外があり、その代表的なものが植物やクマムシなどにおいて見つかっています。クマムシや植物の特に種は、乾燥やとても寒い環境などを生き抜く必要があり、そのためにこのような熱によっても固まらない奇妙な性質のタンパク質を利用していることがわかっています。私達は、このような同様の奇妙な性質のタンパク質が、ヒトをふくむ幅広い生物においても存在することを見出しました。このようなタンパク質の機能の解明を目指します。

Outline of Annual Research Achievements

通常のタンパク質とは異なり、熱に耐える性質を示す「超天然変性タンパク質」の生理的な意義の解明を目標としていた。質量分析によって、ヒトやハエといった一般的な環境に生息する生物においても、超天然変性タンパク質が数百種類以上存在することがわかった。機能未知であるものがほとんどであったため、これらのタンパク質をHero(Heat-resistant obscure)タンパク質と名付けた。Heroタンパク質は、一般的なタンパク質の変性、不活化、凝集などを防ぐ役割があることが判明した。さらに、ハエ個体において寿命の延長効果があることを示すことができた。

今年度は、米国Northwestern大学のRocklin研究室へ移動し、研究を遂行した。この研究室は、多様なタンパク質をコードするDNAオリゴプール、Yeast display法、次世代シーケンサーを組み合わせることで、どのような特徴量(極性、疎水性相互作用の強度など)がタンパク質の構造安定性や相互作用などに重要かを解析することを得意としている。そこで、上記の研究の中で見いだされた、煮沸に耐性でありかつ構造を持つようなタンパク質の特徴について研究している。具体的には、酵母を用いない、In vitroでのDisplay法を導入することで、より多くの種類のタンパク質の構造安定性を一度に調べる方法を確立した。これにより、さらに膨大な数のタンパク質の安定性を調べることが可能となり、タンパク質科学のさらなる飛躍が期待される。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] A Widespread Family of Heat-Resistant Obscure (Hero) Proteins Protect Against Protein Instability and Aggregation (2020)
  • Author(s): Tsuboyama K, Osaki T, Matsuura-Suzuki E, Kozuka-Hata H, Okada Y, Oyama M, Ikeuchi Y, Iwasaki S, Tomari Y
  • Journal Title: PLOS Biology Volume: 18 Issue: 3 Pages: 3000632-3000632
  • DOI: 10.1371/journal.pbio.3000632
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] A widespread family of heat-resistant obscure (Hero) proteins protect against protein instability and aggregation (2019)
  • Author(s): Kotaro Tsuboyama, Shintaro Iwasaki, Yukihide Tomari
  • Organizer: 第57回日本生物物理学会年会 The 57th Annual Meeting of the BSJ
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Patent(Industrial Property Rights)] クライアントタンパク質を保護するタンパク質のスクリーニン グ方法並びに生理活性タンパク質安定化タンパク質および該タンパク質を含む 医薬組成物 (2019)
  • Inventor(s): Kotaro Tsuboyamaら
  • Industrial Property Rights Holder: 東京大学
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2019