| Project/Area Number |
23K23809
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| Project/Area Number (Other) |
22H02545 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 43010:Molecular biology-related
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2024: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Fiscal Year 2022: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
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| Keywords | 細胞内相分離 / 非膜性構造体 / ブロック共重合体 / ミセル化 / ソフトマター物理 / 構成的アプローチ / 天然変性タンパク質 / RNA結合タンパク質 / 非膜オルガネラ / lncRNA / MCP融合タンパク質ライブラリー / RNAウイルス / 相分離 / architectural RNA / パラスペックル / 核内ストレス体 / 非膜性オルガネラ / RNA / NEAT1 / SARS-CoV-2 |
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| Outline of Research at the Start |
細胞は、生化学反応を時空間的に制御する必要がある。そのため、細胞は、相分離機構により誘導される「非膜性構造体」を利用することで、複雑な細胞内反応を支えている。申請者は、RNAが必須の骨格となる非膜性構造体を解析し、RNAがその設計図として働き、形成や機能発現を規定していることを明らかにしてきた。しかし、その理解は十分ではなく、体系的な理解には至っていない。そこで、本研究では、ソフトマター物理学や構成的アプローチなども取り入れ、RNAとそのパートナーであるRNA結合タンパク質が構築する非膜性構造体の構造・物性・機能を規定する原理を解析し、多様かつ複雑な細胞内非膜性構造体の作動原理を明らかにする。
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| Outline of Final Research Achievements |
We aimed to elucidate the principles underlying the formation of membraneless structures mediated by RNA and their partner RNA-binding proteins. By incorporating physical theories into our analyses, we revealed that paraspeckles behave as block copolymer micelles and uncovered the role of nascent RNA in controlling the size of the internal architecture of nucleoli. We also shed light on the mechanisms that allow the coexistence of numerous membraneless structures within the cell. Furthermore, using a synthetic approach, we conducted a large-scale screen of proteins that induce membraneless structures in cells and analyzed their induction mechanisms, thereby gaining important insights into unresolved questions in the study of intracellular phase separation.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
細胞内の多様な生命現象に相分離が関与していることが明らかになりつつあり、細胞内現象の理解においてパラダイムシフトが起こっている。本研究では、物理理論や構成的アプローチを取り入れることで、細胞内相分離の基盤となるメカニズムの解明に取り組んだ。その結果、新規の細胞内相分離現象や非膜性構造体のサイズ制御の仕組み、複数の非膜性構造体が細胞内で共存可能となる原理を明らかにした。さらに、相分離を誘導する中核的なタンパク質の大規模な同定にも成功した。これらの成果は、RNAにより誘導される多様な非膜性構造体の形成原理と機能を理解するための重要な基盤となることが期待できる。
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