2022 Fiscal Year Annual Research Report
Spatiotemporally tracking of nano-biofilaments phase separation inside the nuclear pore
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22H02209
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
WONG W・R 金沢大学, ナノ生命科学研究所, 教授 (30464035)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
羽澤 勝治 金沢大学, 新学術創成研究機構, 准教授 (40622460)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Keywords | 核膜孔 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
核膜孔複合体（NPC: Nuclear Pore Complex）は、核内のDNAにアクセスする唯一の分子輸送経路である核膜孔を形成するタンパク質複合体で、核と細胞質間の分子輸送を調節し、DNAの情報ネットワークを選択的に制御します。NPCは約30種類のヌクレオポリン（NUPs）で構成され、その中にはフェニルアラニンーグリシン（FG）リピート配列を持つ特定のNUPs（FG-NUPs）が含まれます。これらのFGリピート配列は固定された構造を持たず、FGリピートを介した分子間相互作用が相分離を駆動し、核膜孔内部に液滴を形成します。申請者は、溶液中の試料をナノスケールで観察できる高速AFM（原子間力顕微鏡）を用いて、世界で初めてFG-NUPsが形成する核膜孔内部の液滴を可視化することに成功しました。一方で、申請者らは病態制御におけるNPCの機能調節メカニズムの研究も推進してきました。これにより、細胞の環境や状態に応じて核膜孔の組成が変化し、その機能が高度化することが明らかになりました。具体的には、がん病態に特異的に変化するFG-NUPsの発現量や翻訳後修飾が、核膜孔を介した核-細胞質間の輸送選択性を変化させ、がん病態の進行を助長する遺伝子発現パターンを確立することが示されています。しかし、液滴は動的な高次構造体であり、その安定性は環境に大きく依存します。試料の調製が難しいことに加え、相分離を調べる技術基盤が未整備であるため、生命現象の中核を成す選択的核膜分子輸送における液滴の動態や機能化メカニズム、さらに病態に伴う液滴の変化については、まだ多くが解明されていません。本研究は核膜孔の作動原理の基盤となる相分離の理解にむけて、核膜孔内部に形成される液滴のナノ構造動態と機能の相関を解明する。2022年に我々の研究成果については、Cells, BBRC, JEV誌に発表した。
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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
私たちは、核膜孔を構成するタンパク質の異常な発現が、核と細胞質の間の分子輸送を崩し、がんの悪性化や免疫応答の異常につながることを明らかにしています。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後も申請書の計画通りに進める予定である。
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