| 研究課題/領域番号 |
23K23885
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| 補助金の研究課題番号 |
22H02622 (2022-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2022-2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分44010:細胞生物学関連
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| 研究機関 | 京都産業大学 |
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研究代表者 |
潮田 亮 京都産業大学, 生命科学部, 准教授 (30553367)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2027-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2026年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2025年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2024年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2023年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2022年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
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| キーワード | タンパク質品質管理 / 小胞体 / 分子シャペロン / レドックス / フォールディング |
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| 研究開始時の研究の概要 |
小胞体の酸化的レドックス環境は通常、タンパク質の適切な折りたたみを促進するが、複雑なジスルフィド結合の正確な形成には、特定の条件下での還元反応も不可欠である。これを実現するため、小胞体内にはこれまでに想定されていなかった一過的かつ局所的な還元環境が存在する。本研究では、このような独特の環境を形成するメカニズムとその生物学的重要性を探る。発見された2つの特異的な還元環境がタンパク質処理における新たな役割を担っている可能性が示唆される。
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| 研究実績の概要 |
グルタチオン輸送体に対して近接ビオチン化法を用いた結果、グルタチオン輸送体近傍でフォールディングする基質の同定に成功した。この成果は、輸送体と基質との関係を理解する上で重要なステップである。プロテオリポソームへの組み込みも完了したが、組み込み効率が低いため、さらなる改善が必要である。次に、液滴内のBiPの役割が明らかになり、BiPが主要なコンパートメントとして液滴に含まれることが確認された。これに加え、BiP内の液滴に組み込まれるための領域を同定したことは、液-液相分離の形成とその機能理解において重要な発見である。これらの進展は、研究計画に沿ったものであり、グルタチオン輸送体の構造や液-液相分離による小胞体内の環境構築に関する理解が着実に進んでいることを示している。
また、小胞体のタンパク質品質管理を理解するため、CHO細胞を用いたモノクローナル抗体（mAb）生産において、新たな高発現プロモーターの開発を目指した。従来のプロモーターは、培養期間の後半でその効果が低下することが多かったが、CHO細胞のトランスクリプトーム解析により、長期間にわたり発現が維持される「Hspa5」プロモーターを特定した。このプロモーターは、異なるIgGサブクラスにも適用可能で、未処理タンパク質応答（UPR）に関連し、内分泌ストレスの影響を受けることが示唆された。このプロモーターの活用により、細胞内のタンパク質の安定した発現と恒常性の維持に寄与することが期待される。この成果は、CHO細胞での抗体生産における新たな高発現プロモーターの利用法を示し、長期間の培養におけるタンパク質生産の安定性向上に寄与するものである。
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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
研究の進捗は順調である。まず、グルタチオン輸送体に対して近接ビオチン化法を用いた結果、グルタチオン輸送体近傍でフォールディングする基質の同定に成功した。この成果は、輸送体と基質との関係を理解する上で重要な一歩である。さらに、プロテオリポソームへの組み込みも完了しているが、組み込み効率の向上には改善が必要であるものの、ここまでの進展は計画通りである。
また、液滴内のBiPの役割が明らかになり、BiPが主要なコンパートメントとして液滴に含まれることが確認された。加えて、BiP内の液滴に組み込まれるための領域を同定することに成功し、これは液-液相分離の形成とその機能理解において重要な発見である。
これらの進展は、研究計画に沿ったものであり、グルタチオン輸送体の構造や液-液相分離による小胞体内の環境構築に関する理解が着実に進んでいることを示している。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究は、小胞体での一過的・局所的な還元環境の構築に焦点を当て、グルタチオン輸送体周囲の一過的還元環境と、還元酵素を含む相分離による局所的還元環境の影響を観察することを目指している。グルタチオン環境は小胞体内腔のレドックス環境の基盤であり、その導入機構を解明することで酸化的レドックス環境の中での一過的還元環境を同定する。構造学的アプローチとして、クライオ電子顕微鏡（Cryo-EM）による構造解析を活用する。候補因子Xは多量体を形成し、これがグルタチオン輸送に重要であることが判明している。哺乳類細胞から多量体を精製する。これまで哺乳類細胞からタンパク質を得ていただが、大腸菌からの精製も検討する。また、リポソームへの組み込みについては膜挿入しやすい配列を因子に導入し、より効率的なプロテオリポソームの作製を実現したい。
次に、液-液相分離による新たな小胞体内コンパートメントに焦点を当てる。相分離による還元酵素ERdj5を含むコンパートメントの環境・構成因子を解明し、相分離が酸化的フォールディングやタンパク質品質管理にどのように貢献するかを調べる。
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