2016 Fiscal Year Research-status Report
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16K21117
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
大野 博久 京都大学, iPS細胞研究所, 特定研究員 (90612391)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | RNA / RNA-タンパク質複合体 / ナノ構造体 / 分子足場 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、ヒト細胞内において分子足場となりうる人工RNA/RNPナノ構造体を構築すること、およびそれを利用して細胞内タンパク質の空間配置を制御し、細胞の機能制御を行うことを目的とする。内在性タンパク質の局在や集合、他分子との分子間相互作用を制御することは、遺伝子発現の調節とは異なる階層で細胞内分子システムを制御することであり、生物学研究における有用なツールの開発や医療分野への応用など、幅広い利用が期待できる。上記目的を達成するため、当該年度には、(1) 新規RNA/RNPナノ構造体の設計および試験管内における構築、および(2) RNA/RNPナノ構造体の細胞内での構築を行った。
(1) 新規RNA/RNPナノ構造体の設計および構築においては、新たなRNA/RNPモチーフを使用して実際にナノ構造体を設計・構築することで、分子構築におけるパーツの拡充と、構築可能な構造体のバリエーションの拡張を図った。その結果、特定の低分子存在下で立体構造が変化するモチーフなど、分子デザインの可能性を広げる興味深いモチーフを得ることができた。また、ある幹細胞マーカータンパク質に結合するRNAがナノ構造体構築における部品として適していることも見い出し、そのタンパク質を効果的に集積できるナノ構造体の作製も行った。
次に、上記成果に基づいて(2) RNA/RNPナノ構造体の細胞内での構築を行った。構築したRNA/RNP構造体を分子足場として利用することで、標的タンパク質を集積しその分子間相互作用を促進することができ、その結果細胞死シグナルの発生といった細胞内イベントを制御することにも成功した。
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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
分子構築におけるパーツの拡充と、構築可能な構造体のバリエーションの拡張を図り、実際にナノ構造体を作製しながら新たなRNA/RNPモチーフの探索を行った。その結果、分子構築のパーツとなりうる、複数のRNA/RNPモチーフを得ることができた。その中には、特定の低分子に応答して構造変化を示すRNAモチーフなど、今後の分子設計・構築の可能性を広げると期待されるものも含まれる。このモチーフをパーツとして組み込めば、環境中の特定分子の存在によって構造が変化し、それに伴って機能も変化する動的なナノ構造体を構築することも可能になると考えられる。
他に、幹細胞マーカーとして知られるタンパク質とそれに結合するRNAモチーフを部品として、そのタンパク質を効果的に集積できる新たなナノ構造体も作製できた。このナノ構造体を細胞内において構築させることで、標的タンパク質の集積を制御し、細胞死シグナルの発生を制御することにも成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在までに、細胞内でRNA/RNPナノ構造体を構築すること、および標的タンパク質の集積による細胞機能制御には成功している。今後は、細胞内分子のより多様な空間的・位置的制御を実現するために、より多様な形態・種類のナノ構造体を細胞内において作製することを目指す。それによって、単に特定のタンパク質分子を集積するだけではなく、複数種類のタンパク質をより精密に配置するといった、より高度な空間制御に挑戦する。
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| Causes of Carryover |
所属機関が所有する解析機器を利用する上で、消耗品も含めて無償で利用することができたため。また、利用を計画していた遺伝子合成委託サービスが、合成困難であるという理由で活用できなかったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
RNA/RNPナノ構造体を細胞内で構築する実験において必要な、試薬や培地などの購入に使用する。作製に時間がかかると判断されるRNAやタンパク質（ペプチド）については、効率的に研究を進めるため合成委託も検討する。
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Research Products
(2 results)
