2021 Fiscal Year Research-status Report
RNA granule-mediated regulation for local translation and presynapse formation: relation between phase separation and synapse granules
| Project/Area Number |
20K06877
|
|---|
| Research Institution | Yokohama City University |
|---|
Principal Investigator |
佐々木 幸生 横浜市立大学, 生命医科学研究科, 准教授 (10295511)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | 横浜市 / 神経生物学 / 脆弱X症候群 / 液－液相分離 / RNA結合タンパク質 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度は、脆弱X症候群の原因遺伝子産物Fragile X mental retardation protein (FMRP) のRNA結合領域がRNA顆粒形成に関与することを見いだした。 今年度はFMRPの顆粒形成を時空間的に制御するために、光依存的顆粒形成システムを検討した。まず始めに、オーツ麦の光スイッチタンパク質LOV2とSspBの結合を利用したCoreletシステムをFMRPに応用した。FMRPのRNA結合領域をSspBに融合させた遺伝子を発現するプラスミドを、LOV2を改良したiLIDを発現するプラスミドと共に293T細胞に導入したところ、青色光依存的顆粒形成が確認された。このシステムをマウス大脳皮質神経細胞に導入したところ、顆粒形成は観察されたものの、2つのプラスミドの発現比を最適化させないと適切な顆粒形成ができなかった。次に、シロイヌナズナの光受容タンパク質であるCry2を利用したOptoDropletシステムを検討した。FMRPのRNA結合領域をCry2に融合させた遺伝子を発現するプラスミドを293T細胞に導入したところ、短時間の青色光照射で顆粒形成が確認された。この顆粒形成のピークは20-30分であり、1時間後には顆粒は消失し、元通りになっていた。予備的な検討では、神経細胞においても光依存的顆粒形成が観察された。OptoDropletは導入するプラスミドが1種類なので、プラスミドの発現比を考慮に入れる必要がなく、神経細胞での時空間的制御に適していると考えている。また、プレシナプスにおけるRNA顆粒形成に関しては、G3BP (GAP SH3 Domain-Binding Protein) ファミリーのうち、G3BP2だけでなく、1もプレシナプスに集積することが明らかとなった。今後、FMRPと共局在するかを検討し、プレシナプスにおけるG3BP1, 2、FMRPの役割を明らかにしていく予定である。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
上記の通り、FMRP光遺伝学を用いたRNA顆粒形成に成功した。これにより、時間空間的にRNA顆粒の形成の制御が可能になった。神経細胞において、局所的にRNA顆粒の形成、消失を誘導することで、局所翻訳やシナプスの形態変化に対する影響を解析することが可能となった。
|
| Strategy for Future Research Activity |
光依存的なRNA顆粒形成が可能となったので、今後はまず、顆粒内に含まれるタンパク質、RNAの解析を行う予定である。また、RNA顆粒形成中の局所翻訳の程度を測定し、顆粒形成が翻訳を抑制するか検討する。さらに、OptoDropletに接続したRNA結合領域は液-液相分離にも関与するとされており、その領域のどのアミノ酸残基が顆粒形成に関与するか検討する予定である。
|
