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KLF4DNA結合部位アミノ酸残基の機能解析から改良リプログラミング因子の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16H06662
研究種目

研究活動スタート支援

配分区分補助金
研究分野 医化学一般
研究機関筑波大学

研究代表者

林 洋平  筑波大学, 医学医療系, 助教 (90780130)

研究期間 (年度) 2016-08-26 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワードiPS細胞 / リプログラミング / 転写因子 / タンパク質構造 / KLF4 / タンパク質工学 / 発現制御 / 細胞・組織 / バイオテクノロジー / 蛋白質 / 再生医学
研究実績の概要

本研究はiPS細胞へリプログラミングするのに利用されているKLF4タンパク質について、DNAと直接相互作用することが見出されたアミノ酸残基の機能解析を実施し、リプログラミング能に必須なアミノ酸残基を同定し、KLF4タンパク質の構造と機能の知見から、野生型タンパク質よりも優れたリプログラミング能を持つ「人工リプログラミング因子」の開発を目指した。
予備検討で見出したKLF4ジンクフィンガードメイン(ZFD)内でDNAと相互作用するアミノ酸残基一つ一つの重要性を評価するために、アミノ酸残基の機能を打ち消したアラニン置換変異体を作製した。これらの変異体コンストラクトにはN末端に3xFLAGタグを融合しておき、以下の実験を行った。
1. 哺乳類細胞内のタンパク質発現量と寿命の測定:野生型、変異型それぞれのKLF4を遺伝子導入した哺乳類細胞をシクロへキシミド処理によってタンパク質翻訳を停止させた。その後、異なった時間に細胞からタンパク質を回収し、FLAGタグに対するWestern Blottingによって各KLF4変異体のタンパク量を測定した。
2. iPS細胞へのリプログラミング能の測定:それぞれの野生型、変異型KLF4を他のリプログラミング因子(OCT4, SOX2, MYC)と共にマウス胎児繊維芽細胞(Nanog-GFP MEF)に遺伝子導入し、iPS細胞作製を試みた。作製されたNanog-GFP陽性コロニーの数を数日ごとに計測し、リプログラミングの効率と速さをそれぞれ解析した。
以上から総合的に判断して、どのアミノ酸残基がKLF4の分子基盤として重要なのかを評価した。さらに、野生型より強いリプログラミング能を持つ変異型を探索した。

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(1件)
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (2件)

すべて 2016

すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] BMP-SMAD-ID promotes reprogramming to pluripotency by inhibiting p16/INK4A-dependent senescence2016

    • 著者名/発表者名
      Hayashi Y, Hsiao EC, Sami S, Lancero M, Schlieve CR, Nguyen T, Yano K, Nagahashi A, Ikeya M, Matsumoto Y, Nishimura K, Fukuda A, Hisatake K, Tomoda K, Asaka I, Toguchida J, Conklin BR, Yamanaka S
    • 雑誌名

      Proc Natl Acad Sci U S A

      巻: 113(46) 号: 46 ページ: 13057-13062

    • DOI

      10.1073/pnas.1603668113

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Structure-based Discovery of NANOG Variant with Enhanced Properties to Promote Self-Renewal and Reprogramming of Pluripotent Stem Cells2016

    • 著者名/発表者名
      Yohei Hayashi
    • 学会等名
      第39回日本分子生物学会大会
    • 発表場所
      神奈川県横浜市
    • 年月日
      2016-11-30
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-09-02   更新日: 2021-01-27  

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