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自然免疫に関与する多様なRNAヘリカーゼの構造機能解析

研究課題

研究課題/領域番号 22H00403
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分43:分子レベルから細胞レベルの生物学およびその関連分野
研究機関東京大学

研究代表者

西増 弘志  東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (00467044)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
42,900千円 (直接経費: 33,000千円、間接経費: 9,900千円)
2024年度: 12,350千円 (直接経費: 9,500千円、間接経費: 2,850千円)
2023年度: 12,350千円 (直接経費: 9,500千円、間接経費: 2,850千円)
2022年度: 18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円)
キーワードRNA / RNAヘリカーゼ / 免疫 / クライオ電子顕微鏡 / helicase / innate immunity
研究開始時の研究の概要

RNAヘリカーゼはATPの加水分解を利用し立体構造を変化させ、ATP依存的に二本鎖RNAと結合・解離する。RNAヘリカーゼは複数のタイプに分類され、そのうちRIG-I様RNAヘリカーゼは免疫機構において重要な役割を担っている。本研究課題では、クライオ電子顕微鏡および高速原子間力顕微鏡を用いた静的・動的な立体構造解析を行い、RIG-I様RNAヘリカーゼの多様な作動メカニズムを解明する。

研究実績の概要

RNAヘリカーゼはATPの加水分解を利用し立体構造を変化させ、ATP依存的に二本鎖RNAと結合・解離する。RNAヘリカーゼは複数のタイプに分類され、そのうちRIG-I様RNAヘリカーゼは免疫機構において重要な役割を担っている。本研究課題では、クライオ電子顕微鏡および高速原子間力顕微鏡を用いた静的・動的な立体構造解析を行い、RIG-I様RNAヘリカーゼの多様な作動メカニズムを解明する。本年度は、前年度に調製したMDA5タンパク質、RNAを用いて、in vitroにおいてMDA5:RNAフィラメント複合体を再構成し、クライオ電子顕微鏡を用いた構造解析をおこなった。先行研究を参考に、ヒト由来MDA5と長鎖dsRNAを混合することにより再構成したMDA5:RNAフィラメント複合体をグリッド上で瞬間凍結し、クライオ電子顕微鏡TalosArcticaを用いて電子顕微鏡画像データを取得した。プログラムCryoSPARCによる画像解析の結果、ヒトMDA5:RNAフィラメント複合体の密度マップを得ることに成功し、プログラムCOOTとプログラムPhenixを用いてモデル構築と構造精密化を行い、MDA5:RNAフィラメント複合体の立体構造を決定した。さらに、様々なATPアナログ(AMPPNPやADPなど)の存在下でMDA5:RNAフィラメント複合体を再構成し、複数の複合体構造を決定した。これらの複合体構造の比較から、ヒトMDA5によるATP加水分解サイクルにおけるRNA認識のメカニズムを明らかにした。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

MDA5:RNAフィラメント複合体の構造決定には成功したが、LGP2:MDA5:RNAヘテロフィラメント複合体の構造決定には成功していないため。

今後の研究の推進方策

複合体再構成条件、クライオ電子顕微鏡測定条件などを検討し、LGP2:MDA5:RNAヘテロフィラメント複合体の構造決定を目指す。

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 審査結果の所見   実績報告書
  • 研究成果

    (4件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件)

  • [国際共同研究] MIT/Arc Institute(米国)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Structural mechanism of IS110 bridge recombinases2024

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Nishimasu
    • 学会等名
      Keystone Symposia
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Structure and engineering of CRISPR nuclease-protease2023

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Nishimasu
    • 学会等名
      Frontiers in Genome Engineering
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Structure, function and engineering of the type III-E CRISPR nuclease-protease complex2023

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Nishimasu
    • 学会等名
      Cold Spring Harbor Asia Conference
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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