Establish of aberrant liquid-liquid phase separation disease and identification of causative target molecules

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22K19438
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 49:Pathology, infection/immunology, and related fields
• Research Institution: Ehime University
• Principal Investigator: Masumoto Junya 愛媛大学, プロテオサイエンスセンター, 教授 (20334914)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 座古 保 愛媛大学, 理工学研究科(理学系), 教授 (50399440) ; 白木 賢太郎 筑波大学, 数理物質系, 教授 (90334797)
• Project Period (FY): 2022-06-30 – 2024-03-31
• Keywords: ASC-speck / インタラクトーム / 液液層分離

Outline of Final Research Achievements

In this study, to elucidate which proteins are involved in the formation of the "ASC-speck", which exhibits liquid-liquid phase separation, we utilized a human 20k-protein array (20k-HUPA) to comprehensively identify proteins that aggregate into the "ASC-speck" and proteins that collaborate with ASC and other proteins. Among them, we have named a protein collaborate with NLRP3 and aggregates in the "ASC-speck" as CANE. CANE possesses a disordered region associated with liquid-liquid phase separation. Dysregulation of CANE suggests a potential link to inflammatory diseases related to aberrant phase separation.

Free Research Field

病理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

アミロイドやDNA/RNAなどの核酸や天然変性領域をもつタンパク質などは、細胞質内液滴を形成する。神経変性疾患やウイルス感染細胞では液滴状の小体が観察されるがその病態形成メカニズムについては不詳の部分が多い、今回液滴状に集積して小体を形成するASC-speckに濃縮し、液液層分離と強く相関する天然変性領域をもつタンパク質CANEを発見し、その発現により全身の炎症を誘導することが示されたことは、細胞内の小体を形成する疾患メカニズムの解明の端緒になるだけでなく、新たな疾患概念の創出につながるという学術的意義があり、難病の診断や治療に貢献するという社会的意義がある。