| 研究課題/領域番号 |
19K06500
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分43010:分子生物学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
小瀬 真吾 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 専任研究員 (90333278)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 核-細胞質間輸送 / 熱ストレス応答 / タンパク質恒常性維持 / HSP70 / Hikeshi / HSF1 / 核-細胞質間分子輸送 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
Hikeshiは、熱ストレス時に分子シャペロンHSP70を核に運ぶタンパク質である。しかし、Hikeshiの機能は熱ストレス時に限らず、Hikeshiを欠損した細胞では、正常温度でもストレス応答する遺伝子の発現量が上昇していることを見出した。本研究では、Hikeshiの機能解析を通して、HSP70の核での機能を明らかにする。さらに、遺伝性疾患由来のHikeshi変異体を解析することで、その発症機序の理解を目指す。
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| 研究実績の概要 |
Hikeshiは、熱ストレス時に分子シャペロンHBSP70を細胞質から核に輸送する運搬体分子として同定された。しかし、Hikeshiは、熱ストレス応答時だけでなく、正常温度におけるHSP70の核局在も制御していることが判った。Hikeshiノックアウト細胞では、核のHSP70量が低下し、正常温度においても転写因子HSF1によって制御される遺伝子の発現が亢進した。このHSF1関連遺伝子の発現上昇は核局在化HSP70を発現導入すると抑制された。さらに、Hikeshiノックアウト細胞では、熱ストレス応答時の遺伝子発現にも障害が見られた。HSP70などの分子シャペロンによってHSF1転写活性が制御されることは知られていたが、正常温度におけるHSF1転写活性制御にHSP70がどのように関連しているかは明らかではなかった。本研究結果は、HSF1の転写活性が、Hikeshiによって核に輸送されるHSP70によって密接に制御されていることを示すものであり、その研究成果を原著論文として報告した。
HSP70はタンパク質恒常性維持に重要な役割を持つ。しかし、Hikeshiノックアウト細胞ではHSP70の核への移行が阻害されるので、核でのタンパク質恒常性維持機構が正常に働かない可能性が考えられた。ホタルルシフェラーゼ活性を指標に、核でのタンパク質構造安定性を解析すると、Hikeshiノックアウト細胞では、野生細胞よりも、核局在化ルシフェラーゼの活性低下が促進することが判った。また、核局在化ポリグルタミンタンパク質を発現させると、Hikeshiノックアウト細胞では、野生細胞に比べて、アポトーシスが強く誘導された。これらの結果から、HikeshiによるHSP70の核への輸送が、核でのタンパク質恒常性維持機能に重要であることが示された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
Hikeshiは、熱ストレス応答時だけでなく、正常温度におけるHSP70の核局在も制御していることを明らかにした。Hikeshiノックアウト細胞では、野生型細胞に比べて、核内HSP70量が有意に低下していた。さらに、Hikeshiノックアウト細胞では、HSF1制御遺伝子の発現が正常温度下でも亢進していることを定量PCRで確認し、HSF1転写活性が、Hikeshiによって核に輸送されるHSP70によって密接に制御されていることを明らかにした。また、Hikeshiノックアウト細胞では、HSP70の核への移行が阻害されているため、核でのタンパク質恒常性維持機構が正常に機能していないことを、ホタルルシフェラーゼやポリグルタミンタンパク質を用いて明らかにした。これらの結果から、HikeshiによるHSP70の核への輸送が、核でのタンパク質恒常性維持機能に重要であることが示すことが出来た。
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| 今後の研究の推進方策 |
分子シャペロンHSP70がHikeshiによって核に輸送されることが、核でのタンパク質恒常性維持機能と密接に関連している。HSP70の機能発現には、様々なコシャペロンの作用が必要である。代表的なコシャペロンであるJドメインタンパク質はヒトでは50種類以上存在すが、どのJドメインタンパク質が核でHSP70と協調して機能しているのかはほとんど判っていない。核におけるHSP70機能の詳細を明らかにするために、Hikeshiノックアウト細胞を使用して、どのJドメインタンパク質が核においてHSP70の機能と関連しているのかを明らかにしていく。
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