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2020 Fiscal Year Annual Research Report

神経変性疾患の試験管内再現とその解析

Research Project

Project/Area Number 17H04995
Research InstitutionUniversity of Hyogo

Principal Investigator

町田 幸大  兵庫県立大学, 工学研究科, 准教授 (20553093)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2021-03-31
Keywords再構成型タンパク質合成系 / 神経変性疾患 / 翻訳機構 / バイオテクノロジー / 生体分子
Outline of Annual Research Achievements

神経変性疾患の原因となるCAGリピート配列から生じる開始コドン非依存的な翻訳機構の解明を目指し以下の実験を実施した。まず、開始コドンATGに続く69塩基の直後にCAGを81回反復した解析用遺伝子を構築した。この遺伝子では、CAGフレームで翻訳されるポリグルタミンをFLAGタグ、AGCフレームで翻訳されるポリセリンをHAタグ、GCAフレームで翻訳されるポリアラニンをMycタグで検出できるように設計した。さらに、開始コドンATGをTTTに置換することで開始コドン依存的な翻訳が生じないように細工した遺伝子と、CAGリピートの直前にTAAGTAAGTAAを挿入することで開始コドンからの翻訳がCAGリピートの直前で停止するように細工した遺伝子を構築した。これらの遺伝子を申請者が開発したヒト因子由来「再構成型タンパク質合成系」で翻訳した結果、細胞内で観察されるRAN翻訳が再構成型タンパク質合成系でも忠実に再現できることが明らかになった。これはすなわち、RAN翻訳は、mRNA、リボソーム、翻訳開始・伸長・終結などの翻訳関連因子群に依存するということであり、実験系を複雑な細胞系から限られた因子で定義された再構成系に移行できることを示す結果であった。そこで次に、RAN翻訳の開始点の解明を目指し、再構成系で翻訳したRAN翻訳産物の精製と質量分析を実施した。FLAGタグで検出されるRAN翻訳産物を精製することができたが精製量が少なく良好な質量分析結果が得られていないため、実験系の最適化が今後の課題である。上記の様に本研究では、ヒトの神経変性疾患の原因となるRAN翻訳を限られた因子で定義されたヒトの再構成型タンパク質合成系で再現・解析できるようにした。RAN翻訳の機構解明には至らなかったが、神経変性疾患の治療法の開発につながる分子機構解析のための技術基盤を確立できた。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (7 results)

All 2021 2020

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (5 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Distinct roles and actions of protein disulfide isomerase family enzymes in catalysis of nascent-chain disulfide bond formation2021

    • Author(s)
      Hirayama Chihiro、Machida Kodai、Noi Kentaro、Murakawa Tadayoshi、Okumura Masaki、Ogura Teru、Imataka Hiroaki、Inaba Kenji
    • Journal Title

      iScience

      Volume: 24 Pages: 102296~102296

    • DOI

      10.1016/j.isci.2021.102296

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] eIF4G-driven translation initiation of downstream ORFs in mammalian cells2020

    • Author(s)
      Nobuta Risa、Machida Kodai、Sato Misaki、Hashimoto Satoshi、Toriumi Yasuhito、Nakajima Shizuka、Suto Daiki、Imataka Hiroaki、Inada Toshifumi
    • Journal Title

      Nucleic Acids Research

      Volume: 48 Pages: 10441~10455

    • DOI

      10.1093/nar/gkaa728

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 試験管内翻訳系:合成生物学および創薬への応用2020

    • Author(s)
      今高寛晃、町田幸大
    • Organizer
      第43回 日本分子生物学会
    • Invited
  • [Presentation] ヒト由来無細胞系を用いたアクチン新生鎖のフォールディング解析2020

    • Author(s)
      白子太紀、町田幸大、今高寛晃
    • Organizer
      第43回 日本分子生物学会
  • [Presentation] 無細胞タンパク質翻訳系を用いたRAN翻訳の解析2020

    • Author(s)
      鈴木智明、小黒明広、町田幸大、今高寛晃
    • Organizer
      第43回 日本分子生物学会
  • [Presentation] In vitro actin biogenesis using a human reconstituted translation/folding coupled system2020

    • Author(s)
      宮脇翔馬、町田幸大、今高寛晃
    • Organizer
      第43回 日本分子生物学会
  • [Presentation] 翻訳開始因子eIF4BおよびeIF4HによるIRES依存的翻訳開始機構の制御2020

    • Author(s)
      友廣 拓生、深尾 亜喜良、町田 幸大、船上 仁範、今高 寛晃、藤原 俊伸
    • Organizer
      第43回 日本分子生物学会

URL: 

Published: 2021-12-27  

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