2021 Fiscal Year Annual Research 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、を理解することを目的としている。これを解析するために、微小重力を再現することのできるクリノスタットを用いHEK293細胞を培養し、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の量変化は観察されない。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蛍光標識する手法であるmito-FUNCAT法をこれまでの研究で確立しているが、これを用いて解析を行うと、ラミニンによる細胞接着の増減に比例して、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。実際にラミニン処理によって細胞接着を増強させると、微小重力依存的なミトコンドリア翻訳抑制が減弱された。
細胞接着依存的なミトコンドリア翻訳制御の分子機構をより詳細に理解する実験を更に進めた。これによって細胞接着斑キナーゼであるFAKおよびその下流経路であるRAC1-PAK1-Bcl2 familyが重要であることが明らかになってきた。本研究は重力―細胞接着―ミトコンドリア内翻訳という、これまで全く未知であった三者の関係を見出したといえる。
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