2020 Fiscal Year Research-status Report
輸送因子importin αの熱感受性と新規ストレス応答機構の探索
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19K06670
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
小川 泰 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 研究員 (70624956)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 核細胞質間輸送 / 熱ストレス / 核画分分画法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヒトを含む多くの生物の細胞は、非常に狭い温度領域において、恒常性や増殖能を維持している。熱ストレスなど、その温度領域を外れると、細胞は様々な分子応答を介して、このタンパク質毒性環境に対応する。最近、申請者は、細胞の機能維持に必須である核-細胞質間輸送システムが温度上昇に対し、段階的に調整されることを発見し、その中で輸送因子Importin αファミリーの熱変性が大きな役割を果たすことを見出した。次に、生理条件下と熱ストレス環境下において核内へ輸送される基質にどのような違いがあるのかを調べるためには、生細胞内の局在を反映した核画分の分画方法が必要となった。そこで、細胞膜に豊富なコレステロールに特異的な界面活性剤であるDigitoninを用いた新規の核画分の分画法を開発した。従来の方法では、可溶性核タンパク質の多くが失われてしまうが、この方法を用いると、可溶性核タンパク質群を高効率で短時間に取得できることができるようになった。またこの技術は国内特許出願も行った。
一方、ヒトImportin αファミリーは7種類存在し、その内の5種類が熱に対し強い感受性を持ち、Tm値(Melting temperature) は45℃以下だった。Importin αは、細胞質でImportin βと2者複合体を形成し、輸送基質を認識し核内へ輸送する。より細胞内と近い状況での熱感受性を調べるため、Importin βと複合体を形成した状態でのTmを測定すると、さらに5℃以上Tm値が低下した。このことは、37℃の生理条件下でも、機能を維持できないため、細胞内には何らかの安定化機構が存在すると思われる。熱ストレスと他のタンパク質毒性環境に対する調節機構に関連性がある可能性が示唆された。
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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
当初は、熱ストレス環境(41-43℃)と生理条件下(37℃)の比較を行う予定であったが、昨年の研究結果から、熱ストレス環境でなくても、Importin αが変性することが明らかになり、他のタンパク質毒性環境に対する調節機構に関連性がある可能性が示唆された。これは、様々なストレスに対応する共通メカニズムの解明に繋がる知見であると考えている。また、この研究を進める上で欠かせない分画技術も確立できた。これは、今後の本研究を進める上で大きなアドバンテージになると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初計画していた、熱ストレス環境(41-43℃)と生理条件下(37℃)の比較だけでなく、様々なストレスに対応する共通メカニズムの解明にも注力したいと考えている。「研究実績の概要」に記載したImportin αの安定化機構の解明が主な研究対象になる。そのために、細胞質においてImportin αと相互作用しているタンパク質の同定を行う。これらの内、Importin αの安定化に寄与するものを探索する。
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| Causes of Carryover |
昨年度は、主に新規の核画分の取得方法の確立とImportin αの詳細な熱感受性の分析に注力した。そのため、予定していたプロテオミクス解析は次年度に持ち越すこととなり使用額が少なくなった。
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