Dynamics of RNA-protein complex in homologous chromosome pairing

2023 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K06503
• Research Institution: National Institute of Information and Communications Technology
• Principal Investigator: 丁 大橋 国立研究開発法人情報通信研究機構, 未来ICT研究所バイオICT研究室, 嘱託 (50359080)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 液液相分離 / 減数分裂 / 染色体対合 / 精製タンパク質 / RNA / ドロップレット

Outline of Annual Research Achievements

相同染色体の対合は親世代から承け継いだ相同染色体が互いを見つけて接着する過程で、正常な対合が相同組換えに不可欠である。相同染色体の相互認識と対合の分子機構を解明するのが本研究課題の究極な目的である。これまでの研究で、染色体上に滞留するlncRNAが相同染色体の相互認識の鍵であることが示唆された。lncRNAを染色体に引き留めるには、Smpタンパク質と呼ばれる複数な転写終結因子が必要である。lncRNAとSmpタンパク質が液液相分離によってドロップレットを形成する。異種類のlncRNAを持つドロップレットが互いに融合できず、同種類のlncRNAを持つドロップレットのみ互いに融合し結果として染色体の対合を促進することから、RNAが対合の特異性を決めることが示唆された。RNA配列とタンパク質の種類によって、どのようにドロップレットの性質が変わるかを解析するために、試験管内にドロップレットを再構成することを試みた。その結果、Seb1タンパク質単独でも相分離し、試験管内にドロップレットを形成できることが分かった。Seb1タンパク質にRNAを加えると、Seb1ドロップレットの形成が大きく促進されて、しかもRNAがドロップレットに濃縮される。Seb1-RNAドロップレットをFARPで解析すると、異なるRNA種類を含むドロップレットが異なるFRAPプロファイルを示すことから、RNAの種類によってドロップレットの物理化学性質を決定されることが分かった。発表論文を作成投稿し、アクセプトされたが、いくつかのリバイス実験が要求され、現在新規にタグなしタンパク質や、RNA結合ドメン削除Seb1などを精製し、これまでの結果の再現性を含み、リバイス実験を予定中。