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核輸送因子importin αのユニークなDNA結合様式を基軸とした遺伝子発現制御機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 22K20638
研究種目

研究活動スタート支援

配分区分基金
審査区分 0701: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
研究機関日本大学

研究代表者

地引 和也  日本大学, 文理学部, 助教 (00961616)

研究期間 (年度) 2022-08-31 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022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importin α / DNA / 核輸送因子 / DNA結合 / 遺伝子発現制御
研究開始時の研究の概要

真核細胞において核輸送因子importin αは多様なタンパク質を核内へ輸送する。申請者らは、importin αが静電的相互作用を介して多様なDNA配列と相互作用し、輸送基質とDNAに同時に結合することを示した。このことから、importin αがクロマチン制御に様々な影響を与えることが予想されるが、その作用と機序は未知である。本研究では、importin αによる輸送基質のDNA上への誘導に着目して全く新しい遺伝子発現制御機構の解明に挑む。

研究実績の概要

本研究では、核輸送因子importin αの輸送基質およびDNAとの相互作用によるクロマチン制御機構を明らかにするため、輸送基質のDNAターゲッティングと遺伝子発現調節に着目してimportin αの作用とその機序を明らかにする。これにより、importin αがDNA上においても輸送基質を運んで生理作用を示すという全く新しい遺伝子発現制御機構を見いだす。さらに、importin αが遺伝子発現に関わるゲノム上の作用点をスクリーニングすることにより、importin αの生理作用の解明に重要な情報基盤を構築する。そのために、①importin αがクロマチン上で結合するタンパク質、②importin αのDNA配列に対する特異性と動態、③importin αによるDNAへの輸送基質の誘導とその活性、④importin αが調節するゲノム領域を明らかにする。
2023年度は、②importin αのDNA配列に対する特異性と動態を明らかにするために、分子イメージングおよび分子動力学シミュレーションを実施し、DNA上におけるimportin αの動態を明らかにして詳細な運動メカニズムを予測した。さらに、生化学的手法によりimportin αとゲノムDNAの結合実験を行い、importin αとDNA配列の特異性を明らかにした。また、④importin αが調節するゲノム領域を明らかにするために、細胞核内におけるimportin αのゲノム結合領域を明らかにした。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本研究では、①importin αがクロマチン上で結合するタンパク質、②importin αのDNA配列に対する特異性と動態、③importin αによるDNAへの輸送基質の誘導とその活性、④importin αが調節するゲノム領域を明らかにすることを計画している。
2023年度は、importin αがDNA上を効率よく移動することを見出した。このことは、本研究の中心メカニズムであるimportin αによる輸送基質のDNAターゲッティングがクロマチン制御の効率化に働くことを示唆する。そこで、DNA上におけるimportin αの動態とメカニズムを解析することに注力した。また、生化学的手法および細胞生物学的手法を用いて網羅的なimportin αとゲノムDNAの相互作用解析を行うことにより、importin αとDNA配列の特異性と細胞核内での作用点を見出すことができた。これにより、②と④の解析について成果をまとめる段階まで進めることができた。このことから、おおむね順調に進展していると考えられる。

今後の研究の推進方策

これまでの研究により、DNA上でのimportin αの動態を詳細に明らかにした。今後、これらの知見を活用し、具体的な輸送基質について、importin αによるDNAターゲッティングとその作用機序を明らかにする。これにより、DNA上でのimportin αの効率的な移動を基盤とした全く新しい遺伝子発現制御機構を見いだす。さらに、importin αの結合タンパク質とimportin αが転写調節に関わるゲノム領域を網羅的に調べ、細胞核内でのゲノム結合領域と照らし合わせることで、importin αのゲノム上の作用点をスクリーニングする。

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] 核輸送因子importin αの細胞内ゲノム結合領域解析2023

    • 著者名/発表者名
      地引 和也, 野本 心, 下段詩 絵理, 安原 徳子
    • 雑誌名

      日本大学文理学部自然科学研究所研究紀要

      巻: 59

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 非importin αタンパク質がもつIBB domainの機能予測2023

    • 著者名/発表者名
      菅澤 日向, 安原 徳子, 地引 和也
    • 雑誌名

      日本大学文理学部自然科学研究所研究紀要

      巻: 59

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Importin alpha family NAAT/IBB domain: Functions of a pleiotropic long chameleon sequence2023

    • 著者名/発表者名
      Kazuya Jibiki, Takashi S Kodama, Noriko Yasuhara
    • 雑誌名

      Adv Protein Chem Struct Biol

      巻: 134 ページ: 175-209

    • DOI

      10.1016/bs.apcsb.2022.11.005

    • ISBN
      9780443131813
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Single molecule microscopy reveals that importin α slides along DNA while transporting cargo molecules2023

    • 著者名/発表者名
      Trishit Banerjee, Jibiki Kazuya, Sugasawa Hinata, Yasuhara Noriko, Kamagata Kiyoto
    • 学会等名
      第96回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 非importin α がもつIBB domain の生化学性質の解析2023

    • 著者名/発表者名
      菅澤 日向, 安原 徳子, 地引 和也
    • 学会等名
      第96回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 核輸送因子importin αによるタンパク輸送システム~細胞質からクロマチン上まで~2023

    • 著者名/発表者名
      安原 徳子, 地引 和也, Trishit Banerjee, 菅澤 日向, 末永 敦, 児玉 高志, 鎌形 清人
    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] importin αの機能性ドメイン「IBB domain」の分子系統解析2023

    • 著者名/発表者名
      菅澤 日向, 地引 和也, 児玉 高志, 安原 徳子
    • 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 実施状況報告書
  • [学会発表] 核輸送因子importin αのマスターレギュレーターであるIBB domainの生化学的性質2022

    • 著者名/発表者名
      地引 和也, Liu Mo-yan, 児玉 高志, 児嶋 長次郎, 藤原 敏道, 安原 徳子
    • 学会等名
      第95回日本生化学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2022-09-01   更新日: 2024-12-25  

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