2023 Fiscal Year Annual Research Report
液－液相分離を制御する非ドメイン型タンパク質の探索と単分子機能解析
Publicly Offered Research
| Project Area | Biology of Non-domain Biopolymer |
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| Project/Area Number |
22H05582
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
鎌形 清人 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (90432492)
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| Project Period (FY) |
2022-06-16 – 2024-03-31
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| Keywords | 液液相分離 / 非ドメイン型タンパク質 / 予測 / 光ピンセット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
細胞中には、液－液相分離によって生じる膜のない小器官が存在する。細胞内に含まれる分子Xによって膜のない小器官は制御されていると考えられる。本研究では、アミノ酸ペアの結合エネルギーの計算法を用いて、機能未知の非ドメイン型タンパク質の中から、液－液相分離するタンパク質に結合し、この液－液相分離状態の形成を制御するものを予測し見つけ出すことを目的とした。また、光ピンセット顕微鏡、単分子蛍光顕微鏡、分子動力学シミュレーションを組み合わせ、この液－液相分離の促進・消失のメカニズムの解明を目的とした。
当該年度は、まず、アミノ酸ペアの結合エネルギーの計算法の精度を向上させ、液－液相分離状態に取り込まれるタンパク質の実験データを再現できることを確認した。続いて、機能未知の非ドメイン型タンパク質の中から、液－液相分離するタンパク質に結合するものを探索するプログラムを作成した。
次に、開発した光ピンセット顕微鏡による相分離状態の力学計測を行った。まず、相分離タンパク質を大腸菌で発現し、液体クロマトグラフィーで精製した。次に、相分離タンパク質に直鎖状高分子PEGを介してビーズに連結した。続いて、昨年度開発した光ピンセット顕微鏡を用いて、相分離状態内でビーズに連結したタンパク質分子を一方向に引っ張りながら、分子にかかる力を計測した。
続いて、単分子蛍光顕微鏡を用いて、相分離状態内での相分離タンパク質や様々なタンパク質（非ドメイン型タンパク質を含む）の動きを計測した。斜光照明と呼ばれるシート状の照明を用いて、単分子レベルでの計測を行った。相分離タンパク質間の結合力と分子の動きの結果を統合し、その関連性を考察した。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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