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2021 年度 実績報告書

細胞内相分離の誘導制御系開発による相分離形成過程の超解像1分子動態解析

研究課題

研究課題/領域番号 20K15755
研究機関東京工業大学

研究代表者

伊藤 由馬  東京工業大学, 生命理工学院, 助教 (70803245)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
キーワード生細胞1分子イメージング / 相分離
研究実績の概要

細胞内における液-液相分離は、液滴等の凝集体形成によって、効率的な生化学反応やタンパク質複合体の形成等の多様な生体機構に関与している。本研究では、人工的に相分離を誘導する簡便な系を確立し、これまで計測困難であった生細胞内における相分離過程の物理化学的性質を、1分子イメージングにより定量解析することを目的とした。本年度は、前年度までに構築した相分離誘導系を用いて、誘導液滴内の1分子動態の定量解析及び、相分離形成能に関与するアミノ酸構成の探索を行った。FUSタンパク質のN末端天然変性領域(IDR)にFKBPとSNAPタグを融合したタンパク質と、mAzamiGreenを融合したFRBによる足場タンパク質を、U2OS細胞で発現させ、誘導した液滴およびIDR1分子動態を同時撮影した。微小な液滴領域内における1分子動態を解析するために蛍光画像処理および軌跡抽出法を確立した。本解析法を応用することで、微細な転写領域内における転写関連タンパク質の1分子動態定量に成功した。また、液滴内の1分子軌跡から液滴の粘弾性を精密に測定することが可能になり、核小体の粘性係数を細胞内で初めて推定し報告した。構成アミノ酸の相分離能への寄与を調べるためにTAF15のIDRにおける変異体解析を行った。遺伝子全合成によりIDR内の33アミノ酸をランダムに置換したところ、同familiyタンパク質と同様のアミノ酸組成において液滴形成能を維持したことから、アミノ酸組成の液滴形成における重要性が示唆された。現在これら変異体を用いた精密な1分子動態解析を行っており、誘導系構築法と合わせて成果をまとめている。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2022 2021

すべて 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 3件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Ribosomal protein L5 facilitates rDNA-bundled condensate and nucleolar assembly2022

    • 著者名/発表者名
      Matsumori Haruka、Watanabe Kenji、Tachiwana Hiroaki、Fujita Tomoko、Ito Yuma、Tokunaga Makio、Sakata-Sogawa Kumiko、Osakada Hiroko、Haraguchi Tokuko、Awazu Akinori、Ochiai Hiroshi、Sakata Yuka、Ochiai Koji、Toki Tsutomu、Ito Etsuro、Goldberg Ilya G、Tokunaga Kazuaki、Nakao Mitsuyoshi、Saitoh Noriko
    • 雑誌名

      Life Science Alliance

      巻: 5 ページ: 1-18

    • DOI

      10.26508/lsa.202101045

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Visualizing looping of two endogenous genomic loci using synthetic zinc‐finger proteins with anti‐FLAG and anti‐HA frankenbodies in living cells2021

    • 著者名/発表者名
      Liu Yang、Zhao Ning、Kanemaki Masato T.、Yamamoto Yotaro、Sadamura Yoshifusa、Ito Yuma、Tokunaga Makio、Stasevich Timothy J.、Kimura Hiroshi
    • 雑誌名

      Genes to Cells

      巻: 26 ページ: 905~926

    • DOI

      10.1111/gtc.12893

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Live imaging of transcription sites using an elongating RNA polymerase II?specific probe2021

    • 著者名/発表者名
      Uchino Satoshi、Ito Yuma、Sato Yuko、Handa Tetsuya、Ohkawa Yasuyuki、Tokunaga Makio、Kimura Hiroshi
    • 雑誌名

      Journal of Cell Biology

      巻: 221 ページ: 1-23

    • DOI

      10.1083/jcb.202104134

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Live-cell single-molecule imaging of the dynamic interaction between RNA polymerase II and chromatin nanostructures2022

    • 著者名/発表者名
      Yuma Ito
    • 学会等名
      The 30th Hot Spring Harbor International Symposium
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Simultaneous single molecule imaging of RNA polymerase II dynamics and chromatin nanostructures in living cells2022

    • 著者名/発表者名
      Yuma Ito, Makio Tokunaga
    • 学会等名
      66th Biophysical Society Annual Meeting
  • [学会発表] A simulation study to evaluate improvement of three-dimensional localization precision of single molecule images using adaptive optics2021

    • 著者名/発表者名
      Xiang Zhou, Yuma Ito, Makio Tokunaga
    • 学会等名
      第59回 日本生物物理学会年会
  • [学会発表] Single-molecule analysis of state-specific histone mobility in chromatin subcompartments with different epigenetic modifications2021

    • 著者名/発表者名
      Masanori Hirose, Yuma Ito, Makio Tokunaga
    • 学会等名
      第59回 日本生物物理学会年会
  • [学会発表] Single-molecule imaging analysis of RNA-dependent dynamics of phase-separated nucleolar protens in living cells2021

    • 著者名/発表者名
      Yuma Ito, Supanut Sirisukhodom, Makio Tokunaga
    • 学会等名
      第59回 日本生物物理学会年会
  • [学会発表] Single-molecule super-resolution analysis for nano-scale interaction between RNA polymerase II and chromatin2021

    • 著者名/発表者名
      Yuma Ito, Makio Tokunaga
    • 学会等名
      第59回 日本生物物理学会年会
  • [学会発表] Structural changes in heterochromatin involved in cell cycle using single-molecule and super-resolution imaging2021

    • 著者名/発表者名
      Masanori Nakano, Yuma Ito, Makio Tokunaga
    • 学会等名
      第59回 日本生物物理学会年会

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公開日: 2022-12-28  

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