| Project/Area Number |
21K19268
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 44:Biology at cellular to organismal levels, and related fields
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
原 裕貴 山口大学, 大学院創成科学研究科, 講師 (80767913)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 核 / 脂質 / クロマチン / 核膜 |
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| Outline of Research at the Start |
核構造の形成機構や核内クロマチンの機能が大きく変動する脊椎動物の胚発生過程を対象に、核膜を構成する脂質組成の定量的変動（脂質ダイナミクス）を解析することで、脂質ダイナミクスと核構造の変化との相関性を理解する。さらに、核の無細胞再構成系を応用した、細胞質内の脂質組成を人為的に変動可能な新規手法の開発に挑戦し、核構造への影響の評価を試みる。核構造の構築機構からの解析視点と脂質組成を選択的に変動させる新規手法を融合した解析アプローチを構築し、核膜を構成する脂質の「量」と「質（種類）」のダイナミクスが核の構造や機能を制御する原理を解析する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、胚発生過程における脂質ダイナミクス解析のための脂質分画法の確立と脂質組成の人為的変動法による核サイズ制御への影響の検証の２項目を中心に研究を進めた。
脂質の定量に関しては、アフリカツメガエルの未受精卵や発生胚から、脂質の単離条件を検討し、既存の細胞質抽出方法を基に、豊富に脂質を含む分画の調製方法を見出した。さらに、分画した脂質溶液中の脂質の種類と量の特定を進めている。
脂質の操作に関しては、アフリカツメガエル無細胞再構成系に対して、単離した脂質分画や精製脂質を添加する実験を進めた。その結果、操作した脂質種により、核サイズの増大速度が変化することを示唆するデータが得られた。
さらに、脂質分画や脂質操作実験の過程で、脂質とは異なる分子ではあるが、核サイズ制御に影響を与える細胞質内分子を特定することが出来た。この分子による新規の核サイズ制御機構の存在を示唆する結果をまとめた論文を作成中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
１．（当初計画）胚発生過程における核膜の脂質ダイナミクスの解析：
従来法を改良し、未受精卵や胚から脂質を豊富に含む溶液を分画する手法を確立した。２．に示した分画脂質を用いた脂質組成操作実験が進展した一方で、脂質クラスの分類や脂質の種類と量の特定へと展開する人的環境が整わず、期間内での発生過程での脂質ダイナミクスの解析は滞った。
２．（当初計画）脂質組成の人為的変動法の確立と核への影響の検証：
１．で整備した脂質分画法を駆使し、アフリカツメガエルの細胞質抽出液を用いた核のcell-free再構成系において、脂質組成を実験的に変動させる実験を進めた。核サイズ制御に関与する脂質種の同定には至っていないが、特定脂質分画を使用すると核サイズの増大速度が変化する予備的結果を得ることが出来た。今後さらに、様々な脂質種の変動実験を推進することで、核サイズ制御に関与する脂質種の同定と共に、脂質種の作用の理解が円滑に進むことが期待される。
３．（新規方向性）細胞質分子と核サイズ制御の相互関係の理解：
脂質の分画や操作実験の過程で、脂質とは異なる分子ではあるが、核サイズ制御に影響を与える細胞質内分子を特定することが出来た。この分子による新規の核サイズ制御機構を示唆する結果をまとめた論文を作成中であり、脂質以外の面からも核サイズや核機能の制御機構の理解を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
１．（当初計画）胚発生過程における核膜の脂質ダイナミクスの解析：
異なる細胞条件から単離した脂質の組成を、大規模脂質種解析のリピドーム解析へと展開する。これにより、胚発生過程の核サイズ変動と、脂質組成の変化との相関関係を理解する。
２．（当初計画）脂質組成の人為的変動法の確立と核への影響の検証：
アフリカツメガエルの細胞質抽出液を用いた核のcell-free再構成系における、脂質組成の操作実験を継続する。同時に、核機能の評価対象を核のサイズ増大速度だけでなく、脂質膜と相互作用する核ラミナ構成タンパク質や能動的輸送に関わる核膜孔複合体の局在解析へと展開する。
上記内容に関しては、研究代表者に加え、研究代表者研究室所属の学部生２名と技術補佐員１名により分担し、円滑に研究を遂行する環境を整える。
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