Intracellular Analysis of LLPS Status

Research Project

Project/Area Number	23K17978
Research Category	Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Medium-sized Section 37:Biomolecular chemistry and related fields
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	上杉志成京都大学, 化学研究所, 教授 (10402926)
Project Period (FY)	2023-06-30 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000) Fiscal Year 2024: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000) Fiscal Year 2023: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Keywords	ケミカルバイオロジー / 液-液相分離
Outline of Research at the Start	区画化は生命の本質的な特徴である。細胞はその内容物をオルガネラという膜で区切られた構造体に収めている。しかし、近年、液-液相分離によって形成される新しいタイプのオルガネラが次々と発見されている。このような非膜オルガネラの問題は、時間経過によって徐々に固体に近い状態に固化し、疾病の原因になることである。本研究では、細胞内相分離体の固化を観測するケミカルバイオロジー手法を開拓し、固化に影響する因子を同定する。本研究の成功によって、細胞内相分離体の化学的理解のみならず、細胞遺伝学による固化関連遺伝子やタンパク質の発見、固化を遅延させる薬剤の発見などの近未来が予想される。
Outline of Annual Research Achievements	区画化は生命の本質的な特徴である。細胞はその内容物をオルガネラという膜で区切られた構造体に収めている。しかし、近年、液-液相分離によって形成される新しいタイプのオルガネラが次々と発見されている。このような非膜オルガネラは、特定の生体分子を濃縮または隔離し、生体反応を増強または減衰させる。細胞内相分離体の問題は、時間経過によって徐々に固体に近い状態に固化し、疾病の原因になることである。その固化もしくは「老化」を時空間的に観測する簡便な方法はなかった。本研究では、細胞内相分離体の固化を観測するケミカルバイオロジー手法を開拓し、固化に影響する因子を同定する。2023年度に、本研究で開発した簡便な方法で、17種類の代表的な相分離タンパク質の固化速度を定量的に測定することに成功した。それによって、さまざまな相分離タンパク質の固化速度をランキングすることが可能となった。また、いくつかのタンパク質について、患者から得られた臨床変異体では固化速度が速いことも証明された。本研究の成功によって、細胞内相分離体の化学的理解のみならず、細胞遺伝学による固化関連遺伝子やタンパク質の発見、固化を遅延させる薬剤の発見などの近未来が予想される。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 計画していた研究はほぼ達成できた。現在は詰めの実験を行っており、最初の論文を2024年度中に発表予定である。
Strategy for Future Research Activity	2024年度は、ランキング上位または下位のタンパク質について、細胞をさまざまな条件で培養し、固化速度がどのような培養条件で下がるまたは上がるのかを調べる。さまざまな環境因子（脂質、糖、ビタミン、浸透圧など）の違いによる固化速度への影響を解析する。これにより、2024年度に最初の論文の発表を目指す。また、ランキング上位のタンパク質について、ガイドRNAライブラリーを利用したスクリーニングを行い、固化速度に影響を与える遺伝子を同定する。