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RNA高次構造による老化促進メカニズムの解明

Research Project

Project/Area Number 21K14742
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 37010:Bio-related chemistry
Research InstitutionKonan University

Principal Investigator

松本 咲  甲南大学, 先端生命工学研究所, 特任教員(助教) (50850822)

Project Period (FY) 2021-02-01 – 2024-03-31
Project Status Discontinued (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Keywords老化 / 翻訳 / RNA高次構造 / 細胞老化 / 核酸非標準構造 / グアニン四重らせん / 分子クラウディング / RNA構造 / 核酸非二重らせん構造 / 遺伝子発現 / 定量的解析
Outline of Research at the Start

本研究では、老化による細胞内の化学環境の変化が細胞機能に及ぼす影響を、核酸の構造及び熱的安定性から定量的に理解することを目指す。具体的には、外部刺激による影響をより受けやすいと考えられる細胞質の環境変化と、それに応じて変化するであろうRNAの構造および熱安定性の変化によって制御される翻訳反応の機構を定量的に解析する。
これにより、細胞の大きさの制御メカニズムや細胞老化メカニズムの解明が期待できる。また、周辺環境を変化させることにより核酸の構造を制御することができれば、従来の核酸を標的とした創薬とは異なる老化関連疾患の治療戦略の確立が期待できる。

Outline of Annual Research Achievements

細胞の大きさは細胞機能を維持するために厳密に制御されている。その一方で、がん細胞では小さく、老化細胞では大きくなる。近年、細胞を肥大化させると、細胞内遺伝子発現が変化し、老化細胞様の形質が発現することが報告された。また、老化による細胞の肥大化により、細胞質の濃度が低下することも示唆されている。細胞が自身の大きさを制御するメカニズムや細胞老化メカニズムの解明は、老化関連疾患治療戦略の確立に必須であるものの、細胞内環境の変化が遺伝子発現に及ぼす影響については未だ理解されていない。
本研究では、細胞サイズの変化による細胞質の分子環境の変化が遺伝子発現に及ぼす影響を、核酸の構造および熱安定性から定量的に理解することを目指す。そのため、下記の2ステップに分けて研究を行う。(1)In vitroにおける分子クラウディングが翻訳に及ぼす影響を明らかにする。(2)老化細胞における核酸構造による翻訳制御機構を明らかにする。
令和4年度までに(1)および(2)について検討した。(2)において、老化が進むにつれて導入したDNAから転写されるRNAが形成する高次構造に寄らず、翻訳効率の低下が観測され、安定な構造を形成するRNAほどその翻訳効率が低下することを明らかにした。そこで、令和5年度は細胞内の混み合い度合いや塩濃度などの化学環境の変化について詳細に調べ、翻訳効率の低下との関連について考察した。

Report

(3 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2023 2022 2021

All Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 2 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 2 results) Book (2 results)

  • [Journal Article] Liquid-Liquid Phase Separation and Nucleic Acids2023

    • Author(s)
      Tateishi-Karimata Hisae、Matsumoto Saki、Sugimoto Naoki
    • Journal Title

      Book cover Book cover Handbook of Chemical Biology of Nucleic Acids

      Volume: - Pages: 1-40

    • DOI

      10.1007/978-981-16-1313-5_90-1

    • ISBN
      9789811613135
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] DNA methylation is regulated by both the stability and topology of G-quadruplex2022

    • Author(s)
      Matsumoto Saki、Tateishi-Karimata Hisae、Sugimoto Naoki
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Volume: 58 Issue: 89 Pages: 12459-12462

    • DOI

      10.1039/d2cc04383a

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Volumetric Strategy for Quantitatively Elucidating a Local Hydration Network around a G-Quadruplex2022

    • Author(s)
      Matsumoto Saki、Takahashi Shuntaro、Bhowmik Sudipta、Ohyama Tatsuya、Sugimoto Naoki
    • Journal Title

      Analytical Chemistry

      Volume: 94 Issue: 20 Pages: 7400-7407

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.2c01075

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Dielectricity of a molecularly crowded solution accelerates NTP misincorporation during RNA-dependent RNA polymerization by T7 RNA polymerase2022

    • Author(s)
      S. Takahashi, S. Matsumoto, P. Chilka, S. Ghosh, H. Okura, and N. Sugimoto
    • Journal Title

      Sci. Rep.

      Volume: 12 Issue: 1 Pages: 1149-1149

    • DOI

      10.1038/s41598-022-05136-8

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Effect of DNA modifications on the transition bet and non-canoncial DNA stransures in CpG islands during senescence2021

    • Author(s)
      S. Matsumoto, H. Tateishi-Karimata, T. Ohyama, and N. Sugimoto
    • Journal Title

      RSC Adv.

      Volume: 11 Issue: 59 Pages: 37205-37217

    • DOI

      10.1039/d1ra07201c

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] New Insights into the Functions of Nucleic Acids Controlled by Cellular Microenvironments2021

    • Author(s)
      Matsumoto Saki、Sugimoto Naoki
    • Journal Title

      Topics in Current Chemistry

      Volume: 379 Issue: 3 Pages: 17-17

    • DOI

      10.1007/s41061-021-00329-7

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] リピートRNAの細胞毒性凝集体の形成を抑制するリガンドの探索2023

    • Author(s)
      松本咲、建石寿枝、大山達也、杉本直己
    • Organizer
      第17回バイオ関連化学シンポジウム
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 環境に応答して変化する核酸構造による遺伝子発現制御2023

    • Author(s)
      松本咲、建石寿枝、杉本直己
    • Organizer
      2023年度生物工学若手研究者の集い(若手会)夏のセミナー2023
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 脱ワトソン・クリックの核酸化学 (87): 高圧力を用いたグアニン四重鎖の水和解析によるリガンド結合予測2023

    • Author(s)
      高橋 俊太郎, 松本咲, 大山達也, S. Bhowmik, 杉本直己
    • Organizer
      日本化学会第102回春季年会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] The effect of stability and topology of G-quadruplex on DNA methylation2022

    • Author(s)
      S. Matsumoto, H. Tateishi-Karimata, N. Sugimoto
    • Organizer
      第49回国際核酸化学シンポジウム
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] DNA methylation depending on stability and topology of G-quadruplex2022

    • Author(s)
      S. Matsumoto, H. Tateishi-Karimata, N. Sugimoto
    • Organizer
      Advances in Noncanonical Nucleic Acids 2022 “ANNA2022”
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ARS-CoV-2由来RNA依存性RNAポリメラーゼの複製反応におけるグアニン四重鎖の効果とその制御2022

    • Author(s)
      高橋俊太郎, 松本咲, 建石寿枝, Byeang Hyean Kim, 杉本直己
    • Organizer
      第16回バイオ関連化学シンポジウム
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] グアニン四重らせん構造の安定性とトポロジーによるDNAメチル化制御2022

    • Author(s)
      松本咲, 建石寿枝, 杉本直己
    • Organizer
      第16回バイオ関連化学シンポジウム
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Nucleic Acids Chemistry beyond the Watson-Crick Double Helix (68) : Topological control of DNA G-quadruplexes in CpG islands by changes of surrounding environments during senescence2022

    • Author(s)
      Saki Matsumoto;Hisae Tateishi-Karimata;Tatsuya Ohyama;Naoki Sugimoto
    • Organizer
      日本化学会第101春季年会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Effect of DNA modifications on the changes of DNA structure in CpG islands2021

    • Author(s)
      Saki Matsumoto;Hisae Tateishi-Karimata;Tatsuya Ohyama;Naoki Sugimoto
    • Organizer
      International conference on chemical and environmental sciences (ICCAES 2021)
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Book] 月刊「細胞」2021年 5月臨時増刊号 分子夾雑effect: 見えてきた疾患や創薬との繋がり2021

    • Author(s)
      松本咲、杉本直己
    • Total Pages
      62
    • Publisher
      ニューサイエンス社
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Book] 進化を続ける核酸化学(14章 遺伝子発現における核酸の新機能 )2021

    • Author(s)
      松本咲、杉本直己
    • Total Pages
      228
    • Publisher
      化学同人
    • ISBN
      9784759814019
    • Related Report
      2021 Research-status Report

URL: 

Published: 2021-04-28   Modified: 2024-12-25  

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