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核内凝集体の除去機構-核内凝集体はウイルスと同一機構によって核外へと運ばれるか?

研究課題

研究課題/領域番号 20K06569
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分43030:機能生物化学関連
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

新海 陽一  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究グループ長 (00758378)

研究分担者 戸井 基道  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究グループ付 (50344213)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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)
キーワード線虫C. elegans / 神経変性疾患 / 液-液相分離 / FGリピートタンパク質 / 液液相分離 / 凝集体 / 疎水性相互作用 / 核内凝集タンパク質 / 神経細胞
研究開始時の研究の概要

細胞は不必要なタンパク質凝集体を除去することによって正常な細胞機能を維持している。我々は、線虫C. elegansの神経細胞核内にタンパク質凝集体を蓄積させたところ、あたかも出芽するように核膜が大きく変形し、タンパク質凝集体が核外へと排出されることを見出した。さらに、我々はこれまでに凝集体に特異的に結合する分子を単離した。本研究課題では、ウイルスの核外輸送に関与する分子を手がかりとして、核内タンパク質凝集体の排出機構を解明する。

研究成果の概要

細胞は不必要なタンパク質凝集体を除去することによって正常な細胞機能を維持している。線虫C. elegansの神経細胞核内にタンパク質凝集体を蓄積させたところ、核膜が大きく変形し、タンパク質凝集体が核外へと排出されることを見出した。そこで、近接依存性標識法により核内凝集体と相互作用する分子群を網羅的に同定し、核膜孔複合体の構成分子とよく似たFGリピートタンパク質が多く含まれることを明らかにした。FGリピートタンパク質の液液相分離の役割は、核内外輸送の選択的バリアとして知られるが、それ以外の機能はわかっていなかった。タンパク質凝集体の除去過程において、FGリピートタンパク質の機能を明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

神経変性疾患の原因メカニズムの一つとして液-液相分離の破綻が注目されている。本研究では、FGリピートタンパク質の液-液相分離の細胞機能やその破綻の影響を明らかにしてきた。今後、本研究がさらに進展することによって、神経変性疾患の発症メカニズムやバイオミメティクスによる治療法の発見などが期待できる。

報告書

(5件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 1件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 3件) 図書 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Time-Resolved X-ray Observation of Intracellular Crystallized Protein in Living Animal2023

    • 著者名/発表者名
      Kuramochi Masahiro、Sugawara Ibuki、Shinkai Yoichi、Mio Kazuhiro、Sasaki Yuji C.
    • 雑誌名

      International Journal of Molecular Sciences

      巻: 24 号: 23 ページ: 16914-16914

    • DOI

      10.3390/ijms242316914

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Phase-Separation Propensity of Non-ionic Amino Acids in Peptide-Based Complex Coacervation Systems2023

    • 著者名/発表者名
      Akahoshi Yuto、Sugai Hiroka、Mimura Masahiro、Shinkai Yoichi、Kurita Ryoji、Shiraki Kentaro、Tomita Shunsuke
    • 雑誌名

      Biomacromolecules

      巻: 24 号: 2 ページ: 704-713

    • DOI

      10.1021/acs.biomac.2c01148

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A novel NONO variant that causes developmental delay and cardiac phenotypes2023

    • 著者名/発表者名
      Itai T、Sugie A、Nitta Y、Maki R、Suzuki T、Shinkai Y、Watanabe Y、Nakano Y、Ichikawa K、Okamoto N、Utsuno Y、Koshimizu E、Fujita A、Hamanaka K、Uchiyama Y、Tsuchida N、Miyake N、Misawa K、Mizuguchi T、Miyatake S、Matsumoto N
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 13 号: 1 ページ: 975-975

    • DOI

      10.1038/s41598-023-27770-6

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Dynamic motions of ice-binding proteins in living Caenorhabditis elegans using diffracted X-ray blinking and tracking2022

    • 著者名/発表者名
      Kuramochi Masahiro、Dong Yige、Yang Yue、Arai Tatsuya、Okada Rio、Shinkai Yoichi、Doi Motomichi、Aoyama Kouki、Sekiguchi Hiroshi、Mio Kazuhiro、Tsuda Sakae、Sasaki Yuji C.
    • 雑誌名

      Biochemistry and Biophysics Reports

      巻: 29 ページ: 101224-101224

    • DOI

      10.1016/j.bbrep.2022.101224

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A mutation to a fish ice-binding protein synthesized in transgenic Caenorhabditis elegans modulates its cold tolerance2022

    • 著者名/発表者名
      Kuramochi Masahiro、Zhu Shumiao、Takanashi Chiaki、Yang Yue、Arai Tatsuya、Shinkai Yoichi、Doi Motomichi、Mio Kazuhiro、Tsuda Sakae、Sasaki Yuji C.
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 628 ページ: 98-103

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2022.08.073

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The molecular and neural regulation of ultraviolet light phototaxis and its food-associated learning behavioral plasticity in C. elegans2022

    • 著者名/発表者名
      Ozawa Kazuki、Shinkai Yoichi、Kako Koichiro、Fukamizu Akiyoshi、Doi Motomichi
    • 雑誌名

      Neuroscience Letters

      巻: 770 ページ: 136384-136384

    • DOI

      10.1016/j.neulet.2021.136384

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] C9orf72-derived arginine-rich poly-dipeptides impede phase modifiers2021

    • 著者名/発表者名
      Nanaura Hitoki、Aiba Yuichiro、Nakanishi Mari、Shiota Tomo、Hibino Masaki、Kikuchi Sotaro、Nagata Riko、Morikawa Naritaka、Iguchi Naohiko、Kiriyama Takao、Nagamori Shushi、Sugie Kazuma、Saio Tomohide、Yoshizawa Takuya、Mori Eiichiro et al.
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 12 号: 1 ページ: 5301-5301

    • DOI

      10.1038/s41467-021-25560-0

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Uncharged Components of Single-Stranded DNA Modulate Liquid–Liquid Phase Separation With Cationic Linker Histone H12021

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Mimura, Shunsuke Tomita, Hiroka Sugai, Yoichi Shinkai, Sayaka Ishihara, Ryoji Kurita
    • 雑誌名

      Frontiers in Cell and Developmental Biology

      巻: 9 ページ: 1-9

    • DOI

      10.3389/fcell.2021.710729

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] New Family Members of FG Repeat Proteins and Their Unexplored Roles During Phase Separation2021

    • 著者名/発表者名
      Shinkai Yoichi、Kuramochi Masahiro、Miyafusa Takamitsu
    • 雑誌名

      Frontiers in Cell and Developmental Biology

      巻: 9

    • DOI

      10.3389/fcell.2021.708702

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Quadruplex folding promotes the condensation of linker histones and DNAs via liquid-liquid phase separation2021

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Mimura, Shunsuke Tomita, Yoichi Shinkai, Takuya Hosokai, Hiroyuki Kumeta, Tomohide Saio, Kentaro Shiraki, Ryoji Kurita
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 143 号: 26 ページ: 9894-9857

    • DOI

      10.1021/jacs.1c03447

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Retrogradely transmitted α-synuclein is taken up by the endophilin-independent endocytosis in the C.?elegans neural circuit2021

    • 著者名/発表者名
      Wang Xuan、Shinkai Yoichi、Doi Motomichi
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 552 ページ: 176-182

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2021.03.029

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 細胞内液-液相分離の攪乱とその生体応答2023

    • 著者名/発表者名
      新海陽一
    • 学会等名
      第96回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] C9orf72異常反復配列由来ジペプチドリピートによる運動ニューロン障害の分子メカニズム2023

    • 著者名/発表者名
      新海陽一
    • 学会等名
      第46回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 核膜孔以外に存在するFG repeatタンパク質の知られざる機能2021

    • 著者名/発表者名
      新海陽一
    • 学会等名
      第5回LLPS研究会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [図書] ゲノム編集の最新技術と医薬品・遺伝子治療・農業・水畜産物・有用物質生産への活用2023

    • 著者名/発表者名
      宮岡 佑一郎、新海陽一、戸井基道、技術情報協会、他57名
    • 総ページ数
      605
    • 出版者
      技術情報協会
    • ISBN
      9784861049781
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [産業財産権] アクチン構造の検出方法2021

    • 発明者名
      長崎晃、上田太郎、貴嶋紗久、加藤薫、新海陽一、他6名
    • 権利者名
      国立研究開発法人 産業技術総合研究所
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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