| 研究領域 | 非ドメイン型バイオポリマーの生物学：生物の柔軟な機能獲得戦略 |
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| 研究課題/領域番号 |
21H05276
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| 研究種目 |
学術変革領域研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
学術変革領域研究区分(Ⅲ)
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
廣瀬 哲郎 大阪大学, 大学院生命機能研究科, 教授 (30273220)
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| 研究期間 (年度) |
2021-09-10 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2025年度)
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| 配分額 *注記 |
92,170千円 (直接経費: 70,900千円、間接経費: 21,270千円)
2025年度: 18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2024年度: 17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2023年度: 17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2022年度: 17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2021年度: 20,410千円 (直接経費: 15,700千円、間接経費: 4,710千円)
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| キーワード | RNA / 非膜オルガネラ / lncRNA / RNA結合タンパク質 / 天然変性領域 / 非コードRNA |
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| 研究開始時の研究の概要 |
アーキテクチュラルRNA (arcRNA) は、天然変性領域 (IDR) を持つ複数のタンパク質を集約して細胞内相分離を誘発し、非膜オルガネラの形成を主導する非ドメイン型RNAである。本研究では、近縁種間でのarcRNAの配列保存性の低さに注目して、一次配列以外の規則性に則って共通の機能を獲得するための非ドメイン型バイオポリマー特有の分子機構を解明する。さらにその機構に関わるarcRNA領域とIDRタンパク質が、非膜オルガネラの物性を決定している機構も取り上げ、arcRNAとIDRという二つの代表的な非ドメイン型バイオポリマーが協調して機能を獲得するための基盤則の確立を目指す。
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| 研究実績の概要 |
1. 非膜オルガネラのパラスペックルは、核質空間で他のオルガネラ内に取り込まれたり融合したりせずに独立に存在している。これまでに、このパラスペックルの独立性を規定する分子機構として、パラスペックルの分離促進因子SFPQを同定した。今回、この独立性維持を担うSFPQの機能ドメインを明らかにするために、SFPQのドメイン欠失各種変異体のMS2タグを介した変異NEAT1 RNA上へのテザリング実験を行い、N末端の天然変性領域(IDR)が独立性維持に重要な役割を果たしていることを見出した。このIDRはプロリンとグルタミンが大部分を占める偏ったアミノ酸組成を示しており、実際にプロリンとグルタミン含量が独立性に重要なことを見出した。特にこの場合、配列ではなくアミノ酸組成が重要なことが示され、新しいタイプのIDR機能を担う新しいルールの発見につながると期待される。
2. 新たな非ドメイン型RNAの3'伸長転写物DoGは、通常のRNA抽出法に対して著しい難抽出性を示す。DoGsは、RNAポリメラーゼIIのリードスルーによって産生されるが、今回これまでの誘導条件の浸透圧ストレスに、さらに翻訳阻害剤処理を加えると、10倍以上量のDoGsが蓄積することを見出した。タイムコース解析を実施したところ、単独のストレス処理の場合、ストレス処理後にDoG蓄積が一過的に上昇して、その後減少していくのに対して、二重ストレスの場合はDoGs蓄積が継続し続けた結果、大量のDoGsが検出されることが示された。このDoGs形成過程をさらに詳細に解析するために、上記の難抽出性を利用してDoGsが濃縮する中間画分からRNAを抽出する新しい方法を開発して、濃縮したDoGsをlong-read sequenceすることによって、RNA全長の特徴を解析することを開始し、シーケンスデータを取得した。
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| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
1: 当初の計画以上に進展している
理由
本学術変革領域の研究対象である非ドメイン型分子としてlncRNAだけでなく天然変性タンパク質の機能ドメインの同定まで成功し、双方の分子機能を詳細に解析したデータが蓄積してきたことから、この領域の目的に合致した先駆的知見が得られていると考えられる。DoGs解析については予期せぬ解析条件と新しい解析法が開発され、より効率よく解析が進むと期待できる。
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| 今後の研究の推進方策 |
非ドメイン型lncRNAと天然変性タンパク質の機能ドメインの作用機構と生理機能に関する知見をさらに収集し、非ドメイン型分子種特有の機能獲得機構を明らかにするための実験を推進する。特にこれまで解析が進んでいないDoGs RNAについては、新しい誘導条件と抽出法を駆使して、全長のRNAを取得し、それをlong-read sequenceするという新しいアプローチによって、その生合成過程や機能についての新しい基盤的な知見を獲得できる。これらの解析を通じて非ドメイン型lncRNAの作動原理の確立や非ドメイン型タンパク質との相互作用からなる新たな分子間ネットワークの全貌とその重要性に関する基盤知見を確立することを目指したい。
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