2022 Fiscal Year Research-status Report
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21K19246
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
中川 真一 北海道大学, 薬学研究院, 教授 (50324679)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
泊 幸秀 東京大学, 定量生命科学研究所, 教授 (90447368)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Keywords | 超天然変性タンパク質 / ゲノム編集 / 天然変性領域 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最近になって、高等真核生物のゲノムには全長に渡って特定の構造をとらないと予測される超天然変性タンパク質が多数コードされていること、それらの中には、各種タンパク質を熱変性や乾燥などのストレスから保護したり、病原性凝集体の形成を強力に阻害したりする活性を持つものがあることが明らかとなってきた。本研究においては、ゲノム中に少なくとも数百のオーダーで存在している超天然変性タンパク質の変異マウスを、F0でのホモ個体解析が可能な迅速変異マウス作製法であるiGONAD法を用いてシステマチックに作製し、その表現型解析を行うことを目的としている。
今年度はすでに胎生初期に致死になることが明らかとなっているHero11について、そのクライアントのタンパク質を同定するために近位ビオチンラベル法を用いた解析を行った。その結果、Hero11は核小体に局在する一連のタンパク質と相互作用していること、特に、DEADボックスを持つRNAヘリケースと強く相互作用していることが明らかとなった。
また、別の胎生致死を示すHero45のノックアウトマウスについて致死になるタイミングについて詳細な解析を行ったところ、胎生中期（妊娠13.5-14.5日）頃に、異常な個体が初めて観察されることが明らかとなった。それらの表現型としては、無眼、口蓋裂、手指形成異常など、個体によってばらつきがあり、特定のシグナル経路にかかわるというよりは、発生中に生じる確率的な異常・ストレスに対処するために必要であることが予想された。
さらに、新規の超天然変性タンパク質6種類についてiGONAD法を用いて新たに変異マウスを作製したところ、3種類の遺伝子についてF0ではホモ個体が得られず、これらが胎生致死にである可能性が示された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
研究開始当初は生理的に重要な機能を持つ新たな超天然変性タンパク質を同定できるかどうかは全く道の状態であったが、Hero45を始めとして新たな必須遺伝子を同定することができた。これは、今後の超天然変性タンパク質研究において非常に重要なマイルストーンになることが期待される。また、予備的な研究では免疫沈降等の古典的な手法で相互作用を検出することができなかったHeroタンパク質とクライアントタンパク質との相互作用を近位ビオチンラベル方を用いることで同定するパイプラインを確立することができた。今後、一部のHeroタンパク質のようにクライアントタンパク質との強固な結合がみられない超天然変性タンパク質の相互作用因子の解析に、このようなアプローチが標準的な手法となることが期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在得られている複数の新規必須超天然変性タンパク質のそれぞれについて、相互作用因子を近位ビオチンラベル法を用いてシステマチックに同定し、どのような細胞内プロセスに関わっているかどうかを明らかにしてゆく。また、それらの相互作用因子についてどのような働きをしているのかを明らかにするために、相互作用因子にEGFPを融合したタンパク質を細胞に発現させ、それらの動態が変化しているかどうか、FRAP等のライブイメージング技術を用いて明らかにしてゆく。また、超天然変性タンパク質のクライアントのタンパク質には顕著な天然変性領域を持ち特定のin vitroの条件下で相分離する性質を持つものが多数知られており、それらのin vitroでの相分離現象に対して超天然変性タンパク質がどのような影響を与えるのかを解析してゆく。これらの研究を通して、超天然変性タンパク質がどのような分子機構で生理機能を発揮するのかを明らかにすることができると期待される。
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