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Development of the reconstituted folding/translation-coupled system to analyze relevant diseases

Research Project

Project/Area Number 23K23875
Project/Area Number (Other) 22H02612 (2022-2023)
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeMulti-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023)
Section一般
Review Section Basic Section 43060:System genome science-related
Research InstitutionUniversity of Hyogo

Principal Investigator

今高 寛晃  兵庫県立大学, 工学研究科, 教授 (50201942)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2026-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2025: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Keywords翻訳 / タンパク質合成 / 再構成 / 小胞体 / リポソーム / フォールデイング / シャペロン / CFTR / フォールディング / 翻訳因子 / SRP / translation / reconstitution / protein folding / cell-free
Outline of Research at the Start

リボソームにより合成(翻訳)されタンパク質が立体構造を形成することをフォールディングと呼ぶ。このフォールディングが異常を来す病:フォールディング病が多く報告されている。本研究はまず試験管内で「タンパク質の翻訳・フォールディング」を精製因子のみで再現する「再構成型翻訳・フォールディングシステム」を確立する。そして、そのシステムを用いて代表的なフォールディング病「嚢胞性繊維症」や「セルピン病」の分子論的解析を行う。
タンパク質は生命の根幹であるため本研究で開発される「再構成型翻訳・フォールディングシステム」は関連病の解析のみならず、分子生物学研究の基本的なツールとして役立つことが期待される。

Outline of Annual Research Achievements

SRP再構成 について: HeLa細胞抽出液由来試験管内翻訳システムで各サブユニット(SRP9-HA, SRP14-HA, SRP19-HA, SRP54-HA, SRP68-FLAG, SRP72-HA)を発現し、T7 RNPを用いて合成したSRP RNAを混ぜインキュベートすることでSRP複合体を形成させ、SRP68に付加させたFLAG配列に対する抗体を用いて精製した。HA抗体によるwestern blotting を行うと他のすべてのsubunitが含まれていることが確認できた。
SR/Sec61のリポソームへの組み込みについて:SRPリセプター (SRa-FLAG, SRb-FLAG), Sec61複合体 (Sec61a-FLAG, Sec61b, Sec61g) をHeLa細胞抽出液由来試験管内翻訳システムで発現し、界面活性剤を添加した状態でFLAGレジンに架け、界面活性剤存在下で溶出した。そこに、リポソームを加えインキュベートした。透析により界面活性剤を抜くことで、タンパク成分の組み込みを促した。蛍光基の付いたFLAG抗体を用いて蛍光顕微鏡で観察すると、リポソームの膜が蛍光を発していた。つまりSR/Sec61がリポソームへ組み込みこまれていることを示唆している。
Signal peptidase発現について:Signal peptidaseの構成サブユニット(a, c, b,g)ををHeLa細胞抽出液由来試験管内翻訳システムで発現した。同時にSP (signal peptide)-EGFP HAも発現し、SP配列が切断されるかどうか調べたが、切断されていなかった。
CFTR発現について:CFTR全長(1480aa)をPCR templateを用いて、HeLa細胞抽出液由来試験管内翻訳システムと再構成型翻訳システムを用いて発現することに成功した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

2023年度の交付申請で掲げた課題であった「SRP再構成」「SR/Sec61のリポソームへの組み込み」そして「CFTRの試験管内発現」のいずれも成功している。したがって順調にプロジェクトを進めていると考える。

Strategy for Future Research Activity

SRPリセプター (SRa, SRb), Sec61複合体 (Sec61a, Sec61b, Sec61g) が組み込まれたリポソームへ、Signalペプチダーゼ複合体(Sec61a, Sec61c, Sec61b, Sec61g)を組み込んでいく。組み込みは、界面活性剤と脂質成分そしてタンパク成分を混合し、界面活性剤を透析で除去することにより行う。様々な界面活性剤や脂質成分を試すことにより組み込みを成功させる。そして、再構成翻訳系にSRPとSR-Sec61- Signalペプチダーゼが組み込まれたリポソームを添加し、SP (signal peptide)-EGFP HAを発現させる。もし、SP配列が切断された場合はリポソーム内が蛍光を発する。同時にHAによるwestern blotも行う。
そして、Sec61以外のER成分に関する因子群:Sec62, Sec63, ER関連シャペロン(ERjip, ERj2, CANX, CALR, Erp57, PDIA3)、TRAP複合体(subunit1,2,3,4)、EMC複合体(EMC subunit1, 2, 3, 4, 6, 7, 8, 9, 10)、PAT複合体(CCDC47, WDR83OS)、BOS複合体(NCLN, TMEM147, NOMO1)、GEL複合体(C20orf24, TMCO1)などをリポソームに組み込むため、これらの発現系を整える。また、co-translational糖鎖付加を試験管内で再構成するために、糖鎖付加酵素複合体(SSTT3a, DC2, KCP2, OST4, TMEM258, RPN2, OST48, DAD1)をクローニングしていく。
更に、CFTRをリポソーム上で発現し、塩素イオンチャネルとして機能するかどうかを検討していく。

Report

(2 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • Research Products

    (18 results)

All 2024 2023 2022

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 4 results) Presentation (14 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 2 results)

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      Machida Kodai、Tanaka Rin、Miki Seraya、Noseda Shotaro、Yuasa-Sunagawa Mayumi、Imataka Hiroaki
    • Journal Title

      BioTechniques

      Volume: 76 Issue: 4 Pages: 161-168

    • DOI

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    • Journal Title

      Sci. Rep.

      Volume: 13(1) Issue: 1 Pages: 22826-22826

    • DOI

      10.1038/s41598-023-50188-z

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    • Journal Title

      Annals of the Rheumatic Diseases

      Volume: 82 Issue: 9 Pages: 1153-1161

    • DOI

      10.1136/ard-2023-224055

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    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 13 Issue: 1 Pages: 7451-7451

    • DOI

      10.1038/s41467-022-35156-x

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Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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