| Project/Area Number |
23K27362
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| Project/Area Number (Other) |
23H02671 (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 (2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 48040:Medical biochemistry-related
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
落合 恭子 東北大学, 医学系研究科, 助教 (10455785)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2027-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥18,460,000 (Direct Cost: ¥14,200,000、Indirect Cost: ¥4,260,000)
Fiscal Year 2026: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2025: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
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| Keywords | 形質細胞分化 / 転写因子 / 遺伝子発現ネットワーク / タンパク質蓄積制御 / 抗体産生 |
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| Outline of Research at the Start |
B細胞は、病原体が侵入すると抗体遺伝子組換えや体細胞突然変異といった抗体遺伝子改編によって抗体の病原体への特異性と親和性を向上さ せたのち、形質細胞に分化して抗体を産生し感染症の危機に対抗する。一連のB細胞の形質細胞分化は、転写因子BACH2とIRF4による遺伝子発現 制御によって調節されている。とりわけ重要なのが、BACH2による形質細胞分化抑制と、IRF4タンパク質蓄積に伴う形質細胞遺伝子の誘導であ る。本研究では、BACH2によるIRF4蓄積制御機構を解明し、形質細胞分化を誘導して抗体産生を促す戦略の提示を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究目的はIRF4蓄積制御機構の解明である。研究開始当初、IRF4リン酸化がIRF4蓄積による形質細胞分化誘導に関与する可能性を見出していた。そこで、まず同アミノ酸リン酸化がIRF4蓄積に不可欠であるかを検討した。マウス脾臓B細胞に分化誘導刺激を与え、同リン酸化修飾酵素阻害剤を添加し培養したところ、IRF4量は変化しないにも関わらず形質細胞分化が阻害された。このことから、同アミノ酸リン酸化はIRF4蓄積ではなく形質細胞分化を誘導するIRF4の転写因子機能に重要であることが明らかになった。そこで、研究開始時に計画したリン酸化制御の視点からではなく、異なる視点でIRF4蓄積制御機構の解明を進める必要性が生じた。
IRF4蓄積は形質細胞分化を促進するが、転写因子BACH2は形質細胞分化を抑制する。我々の解析から、BACH2欠損マウスB細胞では、野生型マウスB細胞と比較してIrf4転写量は変わらないがタンパク質が顕著に蓄積することがわかった（The EMBO Journal, 2024）。このことから、BACH2欠損マウスB細胞ではIRF4蓄積機構が活性化していることが強く示唆された。そこで、BACH2欠損マウスB細胞を活用したIRF4蓄積制御機構の解明に研究計画を変更した。
具体的には、BACH2欠損B細胞ではIRF4タンパク質が安定化していると想定し、野生型マウスB細胞と比較してBACH2欠損マウスB細胞で特異的にタンパク質発現が高く、かつIRF4と相互作用する因子を抽出する。質量分析を用いて、野生型マウスB細胞と比べてBACH2欠損マウスB細胞でタンパク質量が有意に高い因子を抽出する。そのうち形質細胞分化を誘導したマウスB細胞で同定済のIRF4複合体因子を抽出して詳細な解析へ進める。
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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
研究開始当初はIRF4リン酸化によるタンパク質蓄積の可能性があったので、2023年度は同アミノ酸リン酸化特異的抗体の作成と評価を主体として遂行する予定だった。一方、概要に詳細を記載したように、IRF4リン酸化とは異なるIRF4蓄積制御機構の存在が示唆されたため、直ちに新たな研究計画を立てて実行に移した。具体的には、申請者が見出したBACH2欠損B細胞においてIRF4蓄積が亢進していることに着目し、野生型マウスとBACH2欠損マウスより脾臓B細胞の全抽出液を採取し、質量分析により全タンパク質量の比較解析をおこなった。そして、BACH2欠損B細胞で有意にタンパク質量が上昇する因子を抽出し、既に同定済のIRF4複合体と比較解析し、IRF4と相互作用しうる因子を「IRF4蓄積制御に関与する候補因子」としてピックアップした。現在、これらの因子のクローニングを行い、IRF4蓄積への影響を検討するための準備を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
2023年度は、研究遂行中に明らかとなった新たなIRF4蓄積制御機構の解明に向け、研究計画を変更してIRF4蓄積に関与しうる因子群のスクリーニングを先行した。同制御制御機構の解明については、引き続き抽出した候補因子のプライマリーB細胞における発現導入実験やノックダウンをおこない、IRF4蓄積と形質細胞分化への影響を検討し絞り込んでいく。
また、2024年度はBACH2によるIRF4蓄積制御の遺伝子発現制御ネットワーク構築を進める。具体的には、分化誘導したプライマリーB細胞に核内残存型BACH2を発現導入し、IRF4蓄積の抑制と形質細胞分化の抑制を確認する。これらの条件が確認できたのち、核内残存型BACH2を発現導入した細胞でトランスクリプトーム解析およびBACH2標的遺伝子の同定を進める。構築するBACH2の遺伝子発現ネットワークにIRF4蓄積に関与しうる因子が含まれていないか、上記の「IRF4蓄積制御に関与する候補因子」リストと比較しながら解析を進める。
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