2022 Fiscal Year Annual Research Report
Synthetic investigation of pathological phase separation of RNA-binding proteins
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21H05042
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
萩原 正敏 京都大学, 医学研究科, 教授 (10208423)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉澤 拓也 立命館大学, 生命科学部, 講師 (50779056) [Withdrawn]
武内 章英 愛媛大学, 医学系研究科, 教授 (90436618)
網代 将彦 京都大学, 医学研究科, 特定講師 (60761864)
粟屋 智就 京都大学, 医学研究科, 准教授 (20589593)
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| Project Period (FY) |
2021-07-05 – 2026-03-31
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| Keywords | 病的液-液相分離 / SRタンパク質 / RNA ポリメラーゼII / 転写 / スプライシング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
液-液相分離は化学分野では古くから知られた現象であるが、特に近年、KHドメインやRRM（RNA recognition motif）とLCドメインの双方を有する複数のRNA結合タンパク質が濃度依存的に相転移を起こしてハイドロゲル上の分巣集合体を形成するなど、細胞内のRNP下流形成モデルが示され、RNAバイオロジーの新しい研究対象として注目されるようになった。
本研究では、我々が開発してきた技術・化合物と、液-液相分離を細胞内で観察・介入するケミカルバイオロジーの新しい研究手法を駆使して、新しい視点からSRタンパク質のリン酸化依存的スプライシング制御機構の新断面を開き、遺伝性疾患、ウイルス感染、がん等に伴う遺伝子発現の異常について病的相分離という新しい観点から分子病態に新解釈を提起することを目指す。近年勃興してきた液-液相分離による遺伝子発現制御機構の新解釈が、これらの疾患の分子病態をどこまで説明出来るのか、またその病的液-液相分離の是正が、新たな創薬理論となり得るのかという学術的「問い」に挑戦している。
RNA結合タンパク質のSRSF1とSFPQの液-液相分離状態をin vitro再構成系を構築することに成功し、SRSF1やSFPQの細胞内局在の液-液相分離による制御について検討した。その結果、SFPQを中心とする分子集合の異常が発達障害に関与している可能性を見出している。またハンチントンなどの遺伝病において、SRタンパク質などの病的液-液相分離がRNAスプライシング異常を惹起している可能性についても検討しており、病的な液-液相分離状態を正常化する化合物が治療薬となり得ると期待される。
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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
RNA結合タンパク質のSRSF1とSFPQの液-液相分離状態をin vitro再構成系を構築することに成功し、SRSF1やSFPQの細胞内局在の液-液相分離による制御について検討した。SFPQの液相分離構造は相互作用分子により流動性の高い構造を形成し、転写やRNAプロセシング制御分子を制御していることが想定され、その分子集合の異常が発達障害に関与している可能性を見出している。またハンチントンなどの遺伝病において、SRタンパク質などの病的液-液相分離がRNAスプライシング異常を惹起している可能性についても検討しており、病的な液-液相分離状態を正常化する化合物が治療薬となり得ると期待されるに至っている。
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| Strategy for Future Research Activity |
精製SRSF1タンパク質を用いた液-液相分離のin vitro再構成系を構築することが出来たので、in vitroで観察された液-液相分離のリン酸化依存的制御機構が、in vivoでも重要な役割を果たしていることを実証し、その異常に起因する病態を改善する方策を見出すことが次の課題となる。SFPQの機能異常による液-液相分離構造の異常と、それよる転写・RNAプロセシング制御の変化を解析することで、正常な液-液相分離構造の生理機能の解明と、病的液相分離構造による細胞機能の異常を明らかにする予定で、転写・RNAプロセシングを制御するRNAPIIを含む流動性の高い液-液相分離構造内の分子複合体を免疫沈降と質量分析により網羅的に同定して、分子制御マシナリーを明らかにしてさらに転写・RNAプロセシングの新たな分子制御メカニズムの解明を行う。また、ハンチントン病の患者iPS細胞やトリプレットリピートRNAレポーター細胞を用いて解析し、我々の保有するリン酸化制御化合物がその核内構造へ与える影響と、治療薬としての開発可能性について検討する。
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