Structural basis of LLPS of RNA repeats related to neurodegenerative diseases
| Project/Area Number |
20H03192
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 43020:Structural biochemistry-related
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
片平 正人 京都大学, エネルギー理工学研究所, 教授 (70211844)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2020: ¥8,060,000 (Direct Cost: ¥6,200,000、Indirect Cost: ¥1,860,000)
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| Keywords | 液液相分離 / コンデンセート / 並進拡散 / 横緩和 / 核酸 / 核酸構造 / NMR / 反復配列 / ダイナミクス / 反復配列RNA / 構造 / RNA / 神経変性疾患 |
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| Outline of Research at the Start |
最近、RNA分子のみでも液液相分離(LLPS)が起こる事が報告された。当該RNAは反復配列からなるが(ポリRNA)、反復回数が閾値を超えると相転移して、LLPS状態ないしはゲル化状態となる事が報告された。本研究ではこのポリRNAに関し、塩基対の形成様式(2次構造)とその強さ、及び3次元フォールドの概略を、NMR法によってin vitro及びヒト生細胞中においても決定する。得られた構造に基づいて、何故反復回数が閾値を超えた場合にのみ相転移が生じるのかを解明する。また、LLPS等の人為的な操作にも挑戦する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
瀧ノ上等によって見出されたY字型DNAに関して生じる液液相分離(Sato等、Science Advances, 2020)について、コンデンセート層及び分散相における分子の挙動をNMR法によって解析してきた。Y字型DNAと別の分子を共存させ、Y字型DNAによって引き起こされる液液相分離において、この別分子がコンデンセート層に巻き込まれた際に、どのような挙動を示すのかを解析した。並進の拡散係数をNMR法によって決定する事で、巻き込まれた分子の並進運動に関する情報を取得した。一方横緩和時間をNMR法によって決定する事で、巻き込まれた分子のその場での回転運動に関する情報を取得した。4重鎖構造を形成し比較的球に近い形をとるテロメアDNAに関しては、コンデンセート層に巻き込まれると、Y字型DNAが形成する網目構造の為に並進運動は制限を受けるが、その場での回転運動は制限を受けない事が分かった。コンデンセート層においても、その場で回転するには十分な空間が生じているのだと考えられる。AMPに関しては、分子が小さい為に並進運動はY字型DNAの網目による制限を受けない事が分かった。アルギニンに関しては、コンデンセート層に巻き込まれると、Y字型DNAの主鎖のリン酸基の負電荷とアルギニン側鎖の正電荷による静電相互作用の為に、AMPより分子量は小さいにもかかわらず、並進運動が制限を受ける事が分かった。液液相分離によって生じるコンデンセートは、様々な生化学反応の反応場として機能する事が想定されている。反応場における分子の挙動に関する知見が得られた事は意義深い。
加えて、インセルNMR法の方法論の開発と応用の研究も進行させ、生細胞内の分子の構造、ダイナミクス及び相互作用に関する情報を取得する事に成功した。
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| Research Progress Status |
令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(15 results)
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[Presentation] Analysis of fused in sarcoma aggregation caused by shear stress and suppression of aggregation by non-coding RNA2021
Author(s)
Kurokawa, R., Hamad, N., Yoneda, R., So, M., Kondo, K., Yamaoki, Y., Nagata, T. and Katahira, M.
Organizer
The 12th International Symposium of Advanced Energy Science
Related Report
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[Presentation] n-cell NMR analysis of the structure and dynamics of hairpin and G-quadruplex structures in the living human cells2021
Author(s)
Yamaoki, Y., Nagata, T., Kondo, K., Sakamoto, T., Takami, S., and Katahira, M.
Organizer
22nd International Society of Magnetic Resonance Conference
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