Elucidating the control mechanism of gene expression based on the unique DNA-binding mode of the nuclear transport factor importin alpha
| Project/Area Number |
22K20638
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
0701:Biology at molecular to cellular levels, and related fields
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
地引 和也 日本大学, 文理学部, 助教 (00961616)
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| Project Period (FY) |
2022-08-31 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | importin α / DNA / 核輸送因子 / DNA結合 / 遺伝子発現制御 |
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| Outline of Research at the Start |
真核細胞において核輸送因子importin αは多様なタンパク質を核内へ輸送する。申請者らは、importin αが静電的相互作用を介して多様なDNA配列と相互作用し、輸送基質とDNAに同時に結合することを示した。このことから、importin αがクロマチン制御に様々な影響を与えることが予想されるが、その作用と機序は未知である。本研究では、importin αによる輸送基質のDNA上への誘導に着目して全く新しい遺伝子発現制御機構の解明に挑む。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、核輸送因子importin αの輸送基質およびDNAとの相互作用によるクロマチン制御機構を明らかにするため、輸送基質のDNAターゲッティングと遺伝子発現調節に着目してimportin αの作用とその機序を明らかにする。これにより、importin αがDNA上においても輸送基質を運んで生理作用を示すという全く新しい遺伝子発現制御機構を見いだす。さらに、importin αが遺伝子発現に関わるゲノム上の作用点をスクリーニングすることにより、importin αの生理作用の解明に重要な情報基盤を構築する。そのために、①importin αがクロマチン上で結合するタンパク質、②importin αのDNA配列に対する特異性と動態、③importin αによるDNAへの輸送基質の誘導とその活性、④importin αが調節するゲノム領域を明らかにする。
2023年度は、②importin αのDNA配列に対する特異性と動態を明らかにするために、分子イメージングおよび分子動力学シミュレーションを実施し、DNA上におけるimportin αの動態を明らかにして詳細な運動メカニズムを予測した。さらに、生化学的手法によりimportin αとゲノムDNAの結合実験を行い、importin αとDNA配列の特異性を明らかにした。また、④importin αが調節するゲノム領域を明らかにするために、細胞核内におけるimportin αのゲノム結合領域を明らかにした。
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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
本研究では、①importin αがクロマチン上で結合するタンパク質、②importin αのDNA配列に対する特異性と動態、③importin αによるDNAへの輸送基質の誘導とその活性、④importin αが調節するゲノム領域を明らかにすることを計画している。
2023年度は、importin αがDNA上を効率よく移動することを見出した。このことは、本研究の中心メカニズムであるimportin αによる輸送基質のDNAターゲッティングがクロマチン制御の効率化に働くことを示唆する。そこで、DNA上におけるimportin αの動態とメカニズムを解析することに注力した。また、生化学的手法および細胞生物学的手法を用いて網羅的なimportin αとゲノムDNAの相互作用解析を行うことにより、importin αとDNA配列の特異性と細胞核内での作用点を見出すことができた。これにより、②と④の解析について成果をまとめる段階まで進めることができた。このことから、おおむね順調に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究により、DNA上でのimportin αの動態を詳細に明らかにした。今後、これらの知見を活用し、具体的な輸送基質について、importin αによるDNAターゲッティングとその作用機序を明らかにする。これにより、DNA上でのimportin αの効率的な移動を基盤とした全く新しい遺伝子発現制御機構を見いだす。さらに、importin αの結合タンパク質とimportin αが転写調節に関わるゲノム領域を網羅的に調べ、細胞核内でのゲノム結合領域と照らし合わせることで、importin αのゲノム上の作用点をスクリーニングする。
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Report
(2 results)
Research Products
(8 results)
