2015 Fiscal Year Annual Research Report
Sufu点突然変異マウスを用いたヘッジホグシグナル転写因子の活性制御機構の解明
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25440096
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
牧野 茂 国立研究開発法人理化学研究所, バイオリソースセンター, 開発研究員 (30462732)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ヘッジホグシグナル伝達 / GLI3転写因子 / SUFU / 突然変異マウス / タンパク質の可視化 / ゲノム編集 / CRISPR-Cas9 / 翻訳再開 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ヘッジホグ(Hh)シグナル伝達系は、Hhリガンド濃度依存的に細胞の分化増殖を制御し、形態形成や発がんに重要な役割を果たす。GLI転写因子群（GLI1, GLI2, GLI3）は、Hhシグナル最下流で働く必須の因子であるが、活性制御機構は十分には明らかにされていない。本研究では、細胞内でのGLI活性制御機構を分子レベルで明らかにすることを目標とし、以下の大きな成果を得た。
1.GLI活性制御するSUFUの機能解明を目指し、SufuT396Iミスセンス変異マウスの発生遺伝学的解析を行った。その結果、転写活性化型GLI1やGLI2と転写抑制型GLI3の活性は、質的に異なった2つの経路により制御されることを明らかにした（Makino et. al. PloS One 2015）。この成果により、他のタンパク質との目立った相同性が無いSUFUタンパク質を介した、GLI活性制御機構の全貌の解明に大きく近づいた。
2.細胞内GLI3局在は、複雑に制御されるが、そのメカニズムは明らかではない。本研究では、GLI3タンパク質をHaloタグ等の蛍光タンパク質により標識するシステムを確立した。このシステムを用いることで、リアルタイムなGLI3の可視化と活性制御機構の解明につながる。
3.CRISPR-Cas9システムによるGli3突然変異細胞株において、フレームシフトアレルから翻訳再開機構により、ほぼ全長のGLI3タンパク質が発現することを見出した。この発見は、様々な生物種で広く使われるゲノム編集技術により遺伝子ノックアウトを行う際、塩基配列だけでなくタンパク質発現を確認することの重要性を示す。さらに、タンパク質再翻訳開始機構の解明により、翻訳制御が、セントラルドグマにおける遺伝子発現制御で需要な役割を果たす可能性や、関連するヒト疾患の解明/遺伝子治療の基盤にもつながると考える。
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