液-液相分離は全生物で共通に利用される現象なのか？ アーキア初の実証例を目指す

• Project/Area Number: 23K13891
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 38030:Applied biochemistry-related
• Research Institution: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
• Principal Investigator: 鈴木 匠爾 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(超先鋭研究開発プログラム), 特別研究員(PD) (10972531)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2027: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2026: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2025: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2024: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2023: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
• Keywords: 液-液相分離 / 好熱性アーキア / 一本鎖DNA結合タンパク質SSB / ドロップレット / 核酸保護機構 / SSB / アーキア / 好熱菌 / Sulfolobus

Outline of Research at the Start

本研究では「アーキアもバクテリアや真核生物と同様に液-液相分離を利用しているのか」という根本的な問いに答えるべく、好熱性アーキアの一本鎖DNA結合タンパク質SSBが液-液相分離することで誘導される新規な核酸保護機構の解明に取り組む。本研究が達成された場合、好熱性アーキアの高温という極限環境への新規な適応戦略が明らかになり、同時にアーキアにおける液-液相分離の初の実証例が示される。

Outline of Annual Research Achievements

細胞内ではタンパク質や核酸が液-液相分離することが知られており、この現象は細胞内プロセスを効率よく駆動させる上で重要である。液-液相分離は主に真核生物とバクテリアで報告されている一方で、アーキアではその実証例は全くない。そのため、アーキアが液-液相分離を利用しているのかは不明であった。本研究では「アーキアもバクテリアや真核生物と同様に液-液相分離を利用しているのか」という根本的な問いに答えるべく、好熱性アーキアの一本鎖DNA結合タンパク質SSBが液-液相分離することで誘導される新規な核酸保護機構の解明に取り組む。本研究が達成された場合、好熱性アーキアの高温という極限環境への新規な適応戦略が明らかになり、同時にアーキアにおける液-液相分離の初の実証例が示される。アーキアでの液-液相分離の実証により、「液-液相分離はバクテリア・アーキア・真核生物で共通に利用される普遍的な現象である」という包括的な理解に結びつく。
本年度は、研究実施に必要となる組換えタンパク質SSB精製およびSSBの核酸への結合能を評価した。まず、大腸菌細胞内でHisタグ標識したSSBを発現し、ヒスタグ精製後の種々のカラムを用いて精製した。精製したSSBが機能しているかを確認するために、核酸(一本鎖DNA/RNAおよび二本鎖DNA/RNA)への結合能を評価した。その結果、SSBは二本鎖DNA/RNAに比べて一本鎖DNA/RNAにより結合し、DNAとRNAへの結合能に違いは確認されなかった。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

SSBを組換えタンパク質として精製できており、核酸結合能まで評価できているため、今後の実験を遂行するための準備が整った。

Strategy for Future Research Activity

今後、SSBのドロップレット形成能を評価するとともに、高温下での核酸保護能を評価する予定である。