新規非ドメイン型ハブ分子と低分子化合物を用いた非膜オルガネラ間-遷移機構

• Project Area: Biology of Non-domain Biopolymer
• Project/Area Number: 22H05589
• Research Category: Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Transformative Research Areas, Section (III)
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: 矢野 真人 新潟大学, 医歯学系, 准教授 (20445414)
• Project Period (FY): 2022-06-16 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000); Fiscal Year 2023: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2022: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
• Keywords: RNA結合蛋白質 / ストレス顆粒 / 低分子化合物 / 核小体

Outline of Research at the Start

本研究課題は、機能の全く異なる非膜オルガネラ間を遷移する仕組みに関わる新規非ドメイン型ハブ分子と低分子化合物の探索を行い、その分子動態およびその細胞機能と生理学的意義の解明を行う。さらに、この非膜オルガネラ間の遷移の操作技術の開発および蛋白質凝集体形成の緩和作用法の開発を目指すものである。

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題は、機能の全く異なる非膜オルガネラ間を遷移する仕組みに関わる新規非ドメイン型ハブ分子と低分子化合物の探索を行い、その分子動態およびその細胞機能と生理学的意義の解明を行うものである。我々は、神経変性における病原性凝集体形成の原因遺伝子をコードするFUS蛋白質が、DNA損傷およびDNA-PK活性の阻害条件下で、まず核小体へリクルートされ、その後、細胞質ストレス顆粒へ遷移、局在化することを見出した。特に、この細胞質ストレス顆粒への局在は、DNA-PKによるFUSのN末に存在する１２箇所のリン酸化反応に感受性であることが分かった。リン酸化ミミック型のVenusタグFUS-12Asp変異体では、本刺激においてもストレス顆粒への移行を示さない事、また非リン酸化ミミック型のFUS-12Ala変異体では、DNA損傷刺激のみでもストレス顆粒への移行を示す。一方で、FUSの核小体への移行性は、FUSのリン酸化あるいは非リン酸化状態への依存性を示さない事が分かった。さらに、Venus-FUS-P525L融合蛋白質およびストレス顆粒マーカーであるtdTomato-G3BP1融合蛋白質の安定発現細胞株を用いて、DNA損傷およびDNA-PK阻害下で起こるストレス顆粒の係留を阻害する低分子化合物のスクリーニングを行い、23種類を取得した。得られた低分子化合物群は、DNA損傷およびDNA-PK活性の阻害条件下において、内在性FUSのストレス顆粒への移行を阻害する一方で、ストレス顆粒形成自体には影響を示さないことを実証した。さらに、FUS選択的にFUS蛋白質の細胞内動態を制御する低分子化合物と非ドメイン型ハブ分子に着目した解析を行った結果、非膜オルガネラ間遷移に関わるタンパク質分解系やリソソーム機能、抗酸化作用との関連を示す結果が得られてきた。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Sbp2l contributes to oligodendrocyte maturation through translational control in Tcf7l2 signaling (2023)
  • Author(s): Yugami Masato、Hayakawa-Yano Yoshika、Ogasawara Takahisa、Yokoyama Kazumasa、Furukawa Takako、Hara Hiroe、Hashikami Kentaro、Tsuji Isamu、Takebayashi Hirohide、Araki Shinsuke、Okano Hideyuki、Yano Masato
  • Journal Title: iScience Volume: 26 Issue: 12 Pages: 108451-108451
  • DOI: 10.1016/j.isci.2023.108451
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Attenuated cerebellar phenotypes in Inpp4a truncation mutants with preserved phosphatase activity. (2023)
  • Author(s): Tran DM, Yoshioka N, Bizen N, Mori-Ochiai Y, Yano M, Yanai S, Hasegawa J, Miyashita S, Hoshino M, Sasaki J, Sasaki T, Takebayashi H
  • Journal Title: Dis Model Mech Volume: 16 Issue: 7 Pages: 192-206
  • DOI: 10.1242/dmm.050169
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Isoform-specific mutation in Dystonin-b gene causes late-onset protein aggregate myopathy and cardiomyopathy (2022)
  • Author(s): Yoshioka Nozomu、Kurose Masayuki、Yano Masato、Tran Dang Minh、Okuda Shujiro、Mori-Ochiai Yukiko、Horie Masao、Nagai Toshihiro、Nishino Ichizo、Shibata Shinsuke、Takebayashi Hirohide
  • Journal Title: eLife Volume: 11 Pages: 78419-78419
  • DOI: 10.7554/elife.78419
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] DNA damage stress-induced translocation of mutant FUS proteins into cytosolic granules and screening for translocation inhibitors (2022)
  • Author(s): Nogami Masahiro、Sano Osamu、Adachi-Tominari Keiko、Hayakawa-Yano Yoshika、Furukawa Takako、Iwata Hidehisa、Ogi Kazuhiro、Okano Hideyuki、Yano Masato
  • Journal Title: Frontiers in Molecular Neuroscience Volume: 15 Pages: 01-14
  • DOI: 10.3389/fnmol.2022.953365
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] RNA結合蛋白質解析の利と美-柔軟かつ堅牢性の高い脳の組織、細胞機能を包括的に理解する- (2022)
  • Author(s): 矢野真人
  • Journal Title: 神経化学 Volume: 61 Pages: 1-1
  • Open Access
• [Presentation] ヒトiPS細胞技術とAI解析による神経変性疾患の分子病態予測 (2024)
  • Author(s): 矢野真人
  • Organizer: 第23回日本再生医療学会
  • Invited
• [Presentation] RNA binding protein taxonomy in neurodevelopment and disease (2024)
  • Author(s): Masato Yano
  • Organizer: 第 14 回 新潟大学脳研究所共同研究拠点国際シンポジウム 14th BRI_International_Symposium ~ALS/FTD: in-depth understanding and up-to-date~
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] DNA damage stress-induced translocation of mutant FUS proteins into cytosolic granules and screening for translocation inhibitors (2023)
  • Author(s): Masahiro Nogami, Osamu Sano, Keiko Adachi-Tominari, Yoshika Hayakawa-Yano, Takako Furukawa, Hidehisa Iwata, Kazuhiro Ogi, Hideyuki Okano and Masato Yano
  • Organizer: CSHL-Asia ~The Now and Future of RNA therapeutics~
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 神経変性へ至る分子経路に共通するRNA制御ハブ分子群同定の試み (2023)
  • Author(s): 矢野真人、古川貴子、矢野佳芳、岡野栄之
  • Organizer: 第46回日本神経科学大会
• [Presentation] An RNA-binding protein Quaking safeguards motor neurons through pre-mRNA processing (2023)
  • Author(s): 矢野佳芳、岡野栄之、矢野真人
  • Organizer: 第46回日本分子生物学会
  • Invited
• [Presentation] 未来の再生医療および医学/科学技術を担う皆様へ (2023)
  • Author(s): 矢野真人
  • Organizer: 新潟大学オープンキャンパス2023
• [Presentation] RNA結合蛋白質解析の成せる用と美～再生医学との合流点を考える～ (2023)
  • Author(s): 矢野真人
  • Organizer: 令和5年度日本医師会生涯教育講座【新潟会場】
  • Invited
• [Presentation] Deficiency of Quaking results in the dysregulation of RNA metabolism and motor neuron degeneration (2022)
  • Author(s): Masato Yano, Hideyuki Okano, Hirohide Takebayashi, Osamu Onodera, Kenji Sakimura, Takako Furukawa and Yoshika Hayakawa-Yano
  • Organizer: 日本RNA学会
• [Presentation] Deficiency of Quaking results in the dysregulation of RNA metabolism and motor neuron degeneration (2022)
  • Author(s): Yoshika Hayakawa-Yano, Takako Furukawa, Kenji Sakimura, Hirohide Takebayashi, Osamu Onodera, Hideyuki Okano, Masato Yano
  • Organizer: 日本神経科学学会-Neuro2022
• [Book] Medical Science Digest :FUS 蛋白質の細胞質顆粒移行の分子機序とその阻害低分子化合物の同定 (2023)
  • Author(s): 矢野 真人・矢野（早川）佳芳
  • Total Pages: 67
  • Publisher: ニュー・サイエンス社
• [Book] カンデル神経科学 第２版 (2022)
  • Author(s): 宮下 保司 (矢野真人、岡野栄之 共訳:2章 遺伝子と行動)
  • Total Pages: 1704
  • Publisher: メディカル・サイエンス・インターナショナル
  • ISBN: 9784815730550
• [Remarks] RNA結合蛋白質Sbp2Lがオリゴデンドロサイトの成熟に寄与する仕組みを解明
  • URL: https://www.niigata-u.ac.jp/wp-content/uploads/2023/11/231120rs.pdf
• [Remarks] 研究成果Web
  • URL: https://nondomain.org/archives/1774
• [Remarks] 変異型 FUS 蛋白質が細胞質顆粒へ移行する分子機構と その移行を阻害する低分子化合物を発見
  • URL: https://www.niigata-u.ac.jp/wp-content/uploads/2022/12/20221220rs1.pdf
• [Remarks] 非ドメイン型バイオポリマーの生物学 研究成果報告
  • URL: https://nondomain.org/archives/968