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2023 Fiscal Year Annual Research Report

SARS-CoV2のタンパク質Nによる液滴とRNAタンパク質複合体の形成機構

Research Project

Project/Area Number 21H02438
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

高橋 聡  東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (30283641)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
KeywordsSARS-CoV2 / Nタンパク質 / 一分子蛍光分光法 / 蛍光相関分光法
Outline of Annual Research Achievements

新型コロナウイルスは約3万塩基もの長さを持つgRNAをウイルス内にコンパクトにパッキングし、遺伝情報として維持している。本来不安定なRNAを安定化しコンパクトに収縮させる役割を持つと考えられるのが、Nタンパク質である。Nタンパク質と短いRNAが形成する複合体の構造を、一分子蛍光分光法と蛍光相関分光法を用いて調べる研究を実施した。その結果、Nタンパク質の二量体が、40塩基程度のRNA断片を、二分子結合させることを見出した。この特性は一本鎖構造を持つRNAやステムループ構造を持つRNAの両方で確かめられた。これらの特性は、Nタンパク質はgRNAの二箇所に結合することで、gRNAのコンパクト化を引き起こすことを示唆している。
インビトロRNA転写法を用いて、gRNAのなかの数百ベース部分に対応する長鎖RNAを合成する方法を確立した。さらに、作成したRNAを生成し、3'末端に蛍光色素をラベル化する方法を開発した。このようにしてラベル化した試料について、蛍光相関分光法を用いることで、gRNAの部分配列のコンパクト化の過程を追跡することに成功した。gRNAの5'末端800塩基に対応する部分配列を蛍光色素ラベル化し、Nタンパク質の濃度を段階的に向上させながら蛍光相関分光測定を行った。その結果、一旦試料の流体力学的半径(RH)が上昇したのちに、Nタンパク質の濃度を10microMまで上昇させるとRHが大きく減少することを見出した。この結果は、800塩基程度のgRNAの部分配列が、Nタンパク質との結合によりコンパクトなカプシッド構造を持つことを示唆する。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (8 results)

All 2023

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Simple and Efficient Detection Scheme of Two-Color Fluorescence Correlation Spectroscopy for Protein Dynamics Investigation from Nanoseconds to Milliseconds2023

    • Author(s)
      Sano Yutaka、Itoh Yuji、Kamonprasertsuk Supawich、Suzuki Leo、Fukasawa Atsuhito、Oikawa Hiroyuki、Takahashi Satoshi
    • Journal Title

      ACS Physical Chemistry Au

      Volume: 4 Pages: 85~93

    • DOI

      10.1021/acsphyschemau.3c00040

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Citrullinated fibrinogen-SAAs complex causes vascular metastagenesis2023

    • Author(s)
      Han Yibing、Tomita Takeshi、Kato Masayoshi、Ashihara Norihiro、Higuchi Yumiko、Matoba Hisanori、Wang Weiyi、Hayashi Hikaru、Itoh Yuji、Takahashi Satoshi、Kurita Hiroshi、Nakayama Jun、Okumura Nobuo、Hiratsuka Sachie
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 14 Pages: 4960-4960

    • DOI

      10.1038/s41467-023-40371-1

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Conformational elucidation of SARS-CoV2 genomic RNA elements by single-molecule FRET measurements2023

    • Author(s)
      Shrutarshi Mitra, Yuji Itoh, Takuya Katayama, Satoshi Takahashi
    • Organizer
      第61回日本生物物理学会年会
  • [Presentation] ウイルスRNA構造の理解のためのRNA構造の測定と推定2023

    • Author(s)
      伊藤 優志 , 片山 拓也 , 高橋 聡
    • Organizer
      第61回日本生物物理学会年会
  • [Presentation] 全光子記録方式による二色蛍光相関分光法:ナノ秒からミリ秒領域におけるタンパク質ダイナミクスの観測2023

    • Author(s)
      佐野豊, 伊藤優志, 小井川浩之, 高橋聡
    • Organizer
      第61回日本生物物理学会年会
  • [Presentation] SARS-CoV-2スパイクタンパク質の二重蛍光ラベル化とラベル化試料の一分子蛍光分光法による構造ダイナミクスの解明2023

    • Author(s)
      森 大晟, 伊藤 優志, 鈴木 干城, 橋口 隆生, 高橋 聡
    • Organizer
      第61回日本生物物理学会年会
  • [Presentation] 一分子蛍光測定を用いたSARS-CoV-2 Nタンパク質とRNAの結合様式の解明2023

    • Author(s)
      金田 直也, 遠藤 隼, 鈴木 怜和, 伊藤 優志, 小井川 浩之, 高橋 聡
    • Organizer
      第61回日本生物物理学会年会
  • [Presentation] Single-molecule FRET and FCS investigation of the interaction between SARS-CoV2 N protein and RNA: Does the formation of ribonucleoprotein granule resemble protein folding?2023

    • Author(s)
      Satoshi Takahashi
    • Organizer
      8th Asian Spectroscopy Conference 2023
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2024-12-25  

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