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2021 年度 実績報告書

一分子分光による相分離した液滴中タンパク質の構造揺らぎ追跡

研究課題

研究課題/領域番号 19K06577
研究機関東北大学

研究代表者

小井川 浩之  東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (40536778)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード液-液相分離 / タンパク質 / 一分子蛍光測定 / FRET / LAF1-RGGドメイン
研究実績の概要

2019年度までに、二重蛍光標識したLAF1-RGGドメインに対して、高時間分解能一分子FRET測定を行い、LAF1-RGGドメインは希薄な溶液中においても収縮した状態を保持していることを示唆する結果を得た。さらに、2020年度までにLAF1-RGGドメインの全チロシンをセリンに置換した変異体と疎水性の高い部分を欠失させた変異体の二種類を作製、二重蛍光標識した。これらの変異体に対する同様の測定から、液滴形成にはカチオン-π相互作用と部分的な疎水相互作用が主要な役割を担う可能性を示唆する結果も得た。
2021年度は、上記の測定と並行して開発してきた液滴中での一分子FRET測定を行うための装置も完成したため、LAF1-RGGの液滴中での挙動を調べるため、特に液滴を作りやすいRNA存在下での測定を試みた。この測定を試みる過程で、残念ながら私達が作製した二重蛍光標識したLAF1-RGGドメイン試料には不純物として相当量のドナー蛍光色素のみが標識されたLAF1-RGGが含まれていることがわかった。このため、現状では液滴中での一分子LAF1-RGGのFRET効率変化をとらえることができていない。今後、二重蛍光標識の方法を改良することで、不純物の量を減らすことが必要である。
新開発した一分子FRET測定装置は様々な試料の測定にも応用可能なため、LAF1-RGGと同様に天然変性領域を持つタンパク質であるシチジンリプレッサーのDNA結合ドメイン(CytR-DBD)に対して測定を行った。この測定によってCytR-DBDが高塩濃度環境下や、分子混雑環境下で、収縮し折り畳まれた構造を持つことが一分子レベルで確かめられ、この結果は論文として報告することができた。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (4件)

  • [国際共同研究] インド工科大学マドラス校(インド)

    • 国名
      インド
    • 外国機関名
      インド工科大学マドラス校
  • [雑誌論文] Quantification of Entropic Excluded Volume Effects Driving Crowding-Induced Collapse and Folding of a Disordered Protein2022

    • 著者名/発表者名
      Rajendran Divya、Mitra Shrutarshi、Oikawa Hiroyuki、Madhurima Kulkarni、Sekhar Ashok、Takahashi Satoshi、Naganathan Athi N.
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 13 ページ: 3112~3120

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.2c00316

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Molecular principles of recruitment and dynamics of guest proteins in liquid droplets2021

    • 著者名/発表者名
      Kamagata Kiyoto、Iwaki Nanako、Hazra Milan Kumar、Kanbayashi Saori、Banerjee Trishit、Chiba Rika、Sakomoto Seiji、Gaudon Virginie、Castaing Bertrand、Takahashi Hiroto、Kimura Michiko、Oikawa Hiroyuki、Takahashi Satoshi、Levy Yaakov
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 ページ: 19323

    • DOI

      10.1038/s41598-021-98955-0

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Extracellular mRNA transported to the nucleus exerts translation-independent function2021

    • 著者名/発表者名
      Tomita Takeshi、Kato Masayoshi、Mishima Taishi、Matsunaga Yuta、Sanjo Hideki、Ito Ken-ichi、Minagawa Kentaro、Matsui Toshimitsu、Oikawa Hiroyuki、Takahashi Satoshi、Takao Toshifumi、Iwai Noriki、Mino Takashi、Takeuchi Osamu、Maru Yoshiro、Hiratsuka Sachie
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 12 ページ: 3655

    • DOI

      10.1038/s41467-021-23969-1

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Single molecule fluorescence investigations on the structure transitions of LAF-1 RGG upon the RNA binding and the droplet formation2021

    • 著者名/発表者名
      藤田かんな, 木村美智子, 高橋泰人, 高橋 聡, 小井川浩之
    • 学会等名
      第59回日本生物物理学会年会
  • [学会発表] Structural characterization of RNA upon the binding with SARS-CoV-2 N protein by single molecule fluorescence measurements2021

    • 著者名/発表者名
      鈴木怜和, 小井川浩之, 高橋聡
    • 学会等名
      第59回日本生物物理学会年会
  • [学会発表] Characterization of molecular uptake and single-molecule dynamics in liquid droplets of p532021

    • 著者名/発表者名
      岩城奈那子, 上林さおり, Trishit Banerjee, 千葉梨佳, 木村美智子, 小井川浩之, 高橋聡, 鎌形清人
    • 学会等名
      第59回日本生物物理学会年会
  • [学会発表] Single-molecule study of conformational dynamics of Intrinsically disordered E. coli Cytidine Repressor DNA Binding domain2021

    • 著者名/発表者名
      Shrutarshi Mitra, Hiroyuki Oikawa, Athi N. Naganathan, Satoshi Takahashi
    • 学会等名
      第21回日本蛋白質科学会年会

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公開日: 2022-12-28  

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