| Project/Area Number |
23K19353
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
0701:Biology at molecular to cellular levels, and related fields
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2023-08-31 – 2025-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | ストレス応答 / 液-液相分離 / Hsf1 / 転写因子 / 天然変性タンパク質 / 酸化還元 / 多量体 / 溶液NMR / ストレスセンサー / 弱い相互作用 / 速度論解析 |
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| Outline of Research at the Start |
ストレス応答性の細胞内タンパク質会合体は、多数の分子の可逆的な集合・分散である「動的分子会合」を介して形成される。この動的分子会合は、多点間での特性の異なる相互作用によって制御され、従来手法では解析が困難である。本研究では、核-細胞質ストレスセンサーHsf1を対象とし、溶液NMR法を最新の非天然アミノ酸標識と常磁性ランタノイドプローブの相補利用により高度化し、部位特異的な相互作用速度解析の新規技術を構築する。この技術によって、多点間相互作用のメカニズムを立体構造とキネティクスの両面から解析し、細胞内タンパク質会合体の形成を制御する動的分子会合の実態を明らかにする。
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| Outline of Final Research Achievements |
Hsf1 forms dynamic molecular assemblies such as phase-separated droplets in response to diverse cellular stresses and regulates the transcription of cytoprotective factors. Among these assemblies, the gelation of Hsf1 droplets into gel-like states represents a critical switch that determines cell fate from survival to apoptosis. However, the underlying molecular mechanism has remained unclear. In this study, we established an in vitro reconstitution system of Hsf1 droplets and performed mesoscale characterization and molecular structural analysis. Our results revealed that disulfide bond formation between cysteine residues in response to oxidative environments promotes Hsf1 oligomerization and helix formation. These conformational changes drive dynamic molecular assembly and lead to the gelation of Hsf1 droplets.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
Hsf1は分子シャペロンをはじめとした細胞保護因子のマスター転写因子であり、その転写制御破綻はがんや神経変性疾患の発症と結びついている。液-液相分離などの動的分子会合はHsf1の転写活性を調節する基盤的反応であることから、そのメカニズムの理解は転写調節機構の理解に留まらず、様々な疾患に対する治療法および薬剤開発につながる。本研究は、どのような環境要因で、どのような相互作用でHsf1の動的分子会合が変調されるのかを、細胞から分子、原子レベルにいたる様々なスケールで議論することで、そのメカニズムの一端を明らかにしようとするものである。
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