| 研究領域 | 非ドメイン型バイオポリマーの生物学：生物の柔軟な機能獲得戦略 |
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| 研究課題/領域番号 |
22H05614
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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 | 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(機構直轄研究施設) |
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研究代表者 |
椎名 伸之 大学共同利用機関法人自然科学研究機構(機構直轄研究施設), 生命創成探究センター, 准教授 (30332175)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-16 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円)
2023年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2022年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
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| キーワード | RNA顆粒 / 天然変性領域 / IDR / eIF3a / 流動性 / 局所翻訳 / 神経活動 / 局所的翻訳 / 学習・記憶 / ダイナミクス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
長期記憶の形成には神経活動依存的な新規翻訳が必要であり、その制御はニューロンのRNA顆粒によって担われている。本研究では、RNA顆粒における翻訳開始因子eIF3aの流動性が神経活動に伴って上昇することに注目し、その流動性調節の分子機構から生物学的意義までをマウスで解析する。eIF3aの天然変性領域（IDR）は酵母からマウスやヒトへの複雑化に伴って伸長し、その伸長の有無が神経活動依存的なeIF3aの流動性上昇を左右する。本研究では、IDRの種間多様性から生まれた新たな液-液相分離制御機構を明らかにし、それが長期記憶形成という新たな機能の獲得をもたらした可能性を明らかにすることを目指す。
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| 研究実績の概要 |
神経RNA顆粒に局在する翻訳開始因子eIF3aは、C末端に天然変性領域（IDR）を有している。このIDRは生物の複雑化に伴って伸長し、脊椎動物では酵母に比べ約400アミノ酸長いことが知られている（脊椎動物IDR, vIDR）。eIF3aのRNA顆粒における流動性は、神経の静止期では低く、神経活動に応じて増加することを見出している。この流動性の増加は、顆粒における局所翻訳の増加と密接に関連している。vIDRを欠損したeIF3aは静止期でも高い流動性を示し、顆粒における局所翻訳が増加し、神経活動依存性が失われることを明らかにしている。本研究では、このvIDRをマウスで欠損した際の生理機能への影響を明らかにすることを目指している。
今年度は、CRISPR/Cas9法を用いてvIDRを欠損したマウスの作製に取り組んだ。具体的には、C57BL/6Jマウスを用いて人工授精を行い、得られた受精卵に対してCas9タンパク質、gRNA、及び相同組換え用ssODNをマイクロインジェクション法で導入した。その結果、F0キメラマウスを得ることができ、現在F1マウスを得ている。以前の研究ではeIF3aノックアウトマウスは胎生致死であることが報告されているが、今回得られたeIF3a-ΔvIDRマウスは生存可能であり、このマウスではeIF3aの翻訳開始因子としての酵素活性は保持されている可能性が示唆された。本研究ではeIF3a-ΔvIDRマウスに加えて、eIF3a-ΔvIDR1マウスも同様に作製した。vIDR1はvIDRのN末端側半分に相当し、10アミノ酸が20回程度リピートした特徴的な配列を持つIDRである。この領域特異的な機能にも注目しつつ、今後は得られた変異型マウスの神経における活動依存的な局所翻訳や学習・記憶行動の解析を進める予定である。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5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5年度が最終年度であるため、記入しない。
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