| 研究領域 | マルチファセット・プロテインズ：拡大し変容するタンパク質の世界 |
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| 研究課題/領域番号 |
21H05713
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| 研究種目 |
学術変革領域研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
学術変革領域研究区分(Ⅲ)
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
市之瀬 敏晴 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (20774748)
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| 研究期間 (年度) |
2021-09-10 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
2022年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2021年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
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| キーワード | ストップコドンリードスルー / ショウジョウバエ / 神経細胞 / リボソームプロファイリング / タンパク質翻訳 / 神経系 / タンパク質翻訳制御 / トランスジェニックレポーター |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、終始コドンを超えて3’ UTRまで翻訳が継続するストップコドンリードスルーの解明を目指す。この現象は、これまで翻訳のエラーであると考えられてきたが、終止コドン後のアミノ酸配列の進化的保存性などから、機能的生命現象であることが強く示唆される。本研究ではショウジョウバエのゲノム工学を活用し、内在性終止コドンの改変等を通して、リードスルーの制御および機能を個体レベルで検証する。さらに、シス領域探索とRNAiスクリーニングを行い、リードスルーを引き起こす分子メカニズムの解明を目指す。これにより、リードスルー現象の生理的意義とメカニズムを立証し、タンパク質世界の新たな一面を明らかにする。
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| 研究実績の概要 |
本研究は、終止コドンを超えて3’UTRまで翻訳が継続する「ストップコドンリードスルー」に着目した。申請者はショウジョウバエ神経細胞でタンパク質翻訳をゲノムワイドにプロファイルすることで、リードスルーが生じている遺伝子を166個同定した。これらのリードスルータンパク質について、領域内共同研究により、AIを用いた構造予測を行ったところ、その大部分において非ドメイン構造をとることが判明した。さらに、トランスジェニックレポーターを作成し、終止コドンで翻訳終結したタンパク質とリードスルーしたタンパク質を異なる蛍光波長で標識した。その結果、複数のタンパク質についてリードスルーによって細胞内局在が変化することが判明した。特に、核内のタンパク質がリードスルーによって核外に移行したり、リードスルーによって液-液層分離のような顆粒状構造を形成するようになるなど、興味深いタンパク質の挙動の変化が観察された。これは、リードスルーによって局在化ペプチドが付加されたり、逆に内在性のそういったペプチドを阻害するような効果があったことを示唆する。さらに、また、終止コドン付近でゲノム編集を行うことでリードスルー変異体を作成し、その動物行動における機能解析を行った。その結果、あるタンパク質について、リードスルーが正常な記憶学習行動に必須の役割を果たしていることが判明した。以上本研究は、神経細胞におけるリードスルーの全貌と、その生体内での分子機能の解明を行った。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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