2019 Fiscal Year Research-status Report
Genome-wide survey of translational control under microgravity
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19K22406
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
岩崎 信太郎 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 主任研究員 (80611441)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Keywords | 翻訳 / Ribosome / Ribosome profiling / 重力 / ミトコンドリア |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は重力がタンパク質合成にどう影響しうるか、を検証することを目的としている。これを解析するために、ヒトHEK293細胞を微小重力を再現することのできるクリノスタットをもちい培養し、ribosome profilingを行った。その結果、ミトコンドリアゲノムにコードされた13のmRNAの翻訳が微小重力によって減少する、ということを見出した。これに対し、RNA-seqを行ったが、mRNAの両変化は観察されない。この研究結果は重力が何らかの分子を介して、細胞内のオルガネラまで伝わり、ミトコンドリア内のタンパク質合成の調節を担っているという、極めて新規な現象を発見したことを示している。同様の現象はヒトだけでなくマウス培養細胞でも見られることから進化的に保存された現象であることが分かった。また、逆に加重力によって、ミトコンドリア翻訳が亢進することも分かっており、非常に可塑的な反応であることが示唆される。
これまでに微小重力によって細胞接着が物理的に弱まることが知られていたことから、細胞接着がミトコンドリア翻訳の活性化につながっているかを検証した。ミトコンドリア内で合成されているタンパク質を特異的にラベルする手法を用いて解析を行うと、ラミニンによる細胞接着をの増減に比例して、ミトコンドリア翻訳が調整されていることが明らかになった。
今後は既存の細胞外マトリックスとその下流の細胞シグナル伝達経路がミトコンドリア翻訳の促進にどう関わっているかを解析していく予定である。
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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
これまでの研究により、重力によるミトコンドリア翻訳制御という新たな生命現象を発見できつつある。分子機構は謎が多く、その解析が望まれる。
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| Strategy for Future Research Activity |
細胞外マトリックスとその下流の細胞シグナル伝達経路がミトコンドリア翻訳の促進にどう関わっているかを解析するために、既知の重要な因子のノックダウンや阻害剤を用いて、必要な因子を同定していく。また、これらのアプローチで候補が見つからない場合は、知られていない新規因子が重要な役割を担っている可能性を示している。その場合は、微小重力下においてどういったタンパク質（特に核コード）がミトコンドリア内に局在するかを網羅的質量分析等を用いて解析し、候補因子を探索する。
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| Causes of Carryover |
本研究はJAXAとの共同研究の上、国際宇宙ステーションきぼう実験室中で微小重力実験を行うことを想定していたが、国際宇宙ステーションへサンプルを届けるロケット打ち上げの延期、および国際宇宙ステーション上の実験機器の故障が重なったため、研究計画が遅延している。これに合わせ、次年度に研究費の使用が必要となった。
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