2021 Fiscal Year Annual Research Report
Formation and function of nucleolus depending on rRNA G-quadruplexes
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20K21259
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| Research Institution | Konan University |
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Principal Investigator |
三好 大輔 甲南大学, フロンティアサイエンス学部, 教授 (50388758)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川内 敬子 甲南大学, フロンティアサイエンス学部, 准教授 (40434138)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2022-03-31
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| Keywords | 液液相分離 / 核酸 / リボソーム / 核小体 / 四重らせん構造 / ストレス顆粒 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
外部ストレスへの対処は細胞の機能保持に必須である。核内では、核小体がストレス応用粒子として中心的な役割を果たす。リボソーマルRNA（rRNA）とRNA結合タンパク質を主要素とする核小体は、ストレス下でリボソームの生産を抑制する。核小体をはじめとするストレス応答顆粒の特徴は、分子環境に依存した顆粒形成とその解離という可逆性にある。興味深いことに、rDNAとその転写産物であるrRNAは、分子環境応答性を特徴とする四重らせん構造（G4）を形成することが可能なグアニンに富んだ鎖を極めて多く含んでいる。そこで本研究では、核小体に含まれるrDNA/rRNAが形成するG4に着目し、核小体におけるG4の役割を解明し、その合目的的制御方法を構築することを目的とした。
核小体は、rDNAを含むFC領域、その周囲を囲むGC領域、とさらに外側のDFC領域からなる。G4を可視化して検討したところ、核小体の最中心部分（FC領域）にG4が存在した。この結果と、転写抑制時の結果から、このG4はrDNAが形成しているものであることが示された。
次に、ストレス応答におけるG4の役割を検討した。その結果、遺伝子損傷や遺伝子発現抑制などのストレスによって、G4を核とするFC領域どうしが融合し、核小体の辺縁部分に移行し、新しいドロップレット（核小体キャップ）を形成することが示された。rDNAのG4を不安定化する化合物を開発し、この核小体の挙動を検討したところ、核小体のストレス応答（核小体キャップの形成）において、G4が重要な役割を果たしていることが示された。
また、SARS CoV-2の感染に必須である膜タンパク質の発現をG4が制御していることを見出した。このように本研究では、当初の目的を達成し、さらに計画以上の成果を上げることができた。
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